CN109681140A - 岩样保真取芯装置 - Google Patents
岩样保真取芯装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109681140A CN109681140A CN201811596457.8A CN201811596457A CN109681140A CN 109681140 A CN109681140 A CN 109681140A CN 201811596457 A CN201811596457 A CN 201811596457A CN 109681140 A CN109681140 A CN 109681140A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- core
- coring
- tube
- valve
- interior
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000011435 rock Substances 0.000 title claims abstract description 28
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 claims description 40
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 25
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 18
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 10
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 4
- 230000007306 turnover Effects 0.000 claims description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 3
- 241001074085 Scophthalmus aquosus Species 0.000 claims description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 claims 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 abstract description 7
- 230000035515 penetration Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 2
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000002775 capsule Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000003020 moisturizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B25/00—Apparatus for obtaining or removing undisturbed cores, e.g. core barrels or core extractors
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B25/00—Apparatus for obtaining or removing undisturbed cores, e.g. core barrels or core extractors
- E21B25/10—Formed core retaining or severing means
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/60—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/60—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids
- E21B10/605—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids the bit being a core-bit
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/02—Core bits
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B2200/00—Special features related to earth drilling for obtaining oil, gas or water
- E21B2200/05—Flapper valves
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Processing Of Stones Or Stones Resemblance Materials (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本发明公开一种岩样保真取芯装置，包括岩芯钻取工具、岩芯样品存储筒和岩芯样品保真舱，岩芯钻取工具包括取芯钻具、捕芯器和内芯管，取芯钻具包括外芯管和空心的钻头，钻头与外芯管的下端连接；内芯管下端伸向外芯管底部，内芯管与外芯管间隙配合；岩芯样品保真舱包括内取芯筒、外取芯筒和蓄能器，外取芯筒套在内取芯筒上，内取芯筒上端连通液氮存储罐，液氮存储罐位于外取芯筒内，蓄能器连通外取芯筒，外取芯筒设有翻板阀。本发明有利于岩芯保持其在原位环境下的状态，并且可以提高钻进速度，提高取芯效率。
Description
技术领域
本发明涉及油气田勘探领域，尤其涉及岩样保真取芯装置。
背景技术
在油田勘探过程中，岩芯是发现油气层和研究地层、生油层、储油层、盖层、构造等的重要资料，通过对岩芯的观察研究，可以直接地了解地下岩层的岩性、物性和含油、气、水产状特征。油田投入开发后，要通过岩芯进一步研究和认识油层沉积特征，储层的物性、孔隙结构、润湿性、相对渗透率、岩相特征，油层物理模拟和油层水淹规律；认识和掌握不同开发阶段、不同含水阶段油层水淹特征，搞清剩余油分布，为油田开发方案设计，层系、井网调整和加密井提供科学依据。
取岩芯是在钻井过程中使用特殊的取芯工具把地下岩石成块地取到地面上来，这种成块的岩石叫做岩芯，通过它可以测定岩石的各种性质，直观地研究地下构造和岩石沉积环境，了解其中的流体性质等。在矿产勘探和开发过程中，需要按地质设计的地层层位和深度，开展钻进工作，向井内下入取芯工具，钻取出的岩芯样品，并存储在岩芯存储舱中，在设备上升过程中，岩芯存储舱的温度、压力等环境参数会降低，使得岩芯不能保持其在原位环境下的状态。
取芯工具包括取芯钻具和捕芯器，取芯钻具切割进入地层后，用捕芯器将岩芯保持在内筒中，现有的捕芯器只能取软岩，难以取硬岩。此外，现有的取芯钻具的刀片冷却速度慢，刀具的磨损快，刀片的使用寿命短。
发明内容
本发明旨在提供一种岩样保真取芯装置,有利于岩芯保持其在原位环境下的状态，并且可以提高钻进速度，提高取芯效率。
为达到上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：
本发明公开的岩样保真取芯装置，包括岩芯钻取工具、岩芯样品存储筒和岩芯样品保真舱，所述岩芯钻取工具包括取芯钻具、捕芯器和内芯管，取芯钻具包括外芯管和空心的钻头，钻头与外芯管的下端连接；所述捕芯器包括环形基体和多个卡爪，环形基体同轴安装在内芯管下端的内壁上，卡爪均匀设置在环形基体上，卡爪下端与环形基体连接，卡爪上端向内收拢；所述内芯管下端伸向外芯管底部，内芯管与外芯管间隙配合；
所述岩芯样品存储筒包括岩芯筒、钻机外筒、翻板阀和触发机构，翻板阀包括阀座和密封阀瓣，阀座同轴安装在钻机外筒内壁上，密封阀瓣一端与阀座上端外侧壁活动连接，阀座顶部有与密封阀瓣匹配的阀口密封面；所述岩芯样品保真舱包括内取芯筒、外取芯筒和蓄能器，所述外取芯筒套在内取芯筒上，所述内取芯筒上端连通液氮存储罐，所述液氮存储罐位于外取芯筒内，所述蓄能器连通外取芯筒，所述外取芯筒设有翻板阀；
进一步的，所述岩芯样品保真舱还包括电加热器、温度传感器、设于内取芯筒与液氮存储罐之间的电控阀、压力传感器、设于蓄能器与外取芯筒之间的三通截止阀A，所述三通截止阀A的两个端口分别连接蓄能器和外取芯筒，三通截止阀A的第三端口连接泄压阀，三通截止阀A为电控阀,所述温度传感器、压力传感器连接处理单元，所述电加热器、电控阀、三通截止阀A均受控于处理单元，所述电加热器用于对外取芯筒内部加热，所述温度传感器用于检测保真舱内的温度，所述压力传感器用于检测保真舱内的压力。
优选的，所述钻头包括用于钻孔的第一级刀片和用于扩孔的第二级刀片,钻头包括内钻头和外钻头，所述内钻头安装在外钻头内，第一级刀片位于内钻头下端，第二级刀片位于外钻头外侧壁上,所述第一级刀片在圆周方向等间隔设有三个，第二级刀片在圆周方向等间隔设有三个,钻头上第一级刀片和第二级刀片处均设有冷却液回路孔。
优选的，所述外芯管和钻头外壁均设有螺旋槽，钻头上的螺旋槽与外芯管上的螺旋槽连续。
优选的，所述卡爪包括一体制造的竖直臂和倾斜臂，所述竖直臂下端与环形基体连接，竖直臂上端与倾斜臂的下端连接，倾斜臂的上端为自由端，倾斜臂从下往上向内倾斜，倾斜臂的倾斜角为60°。
优选的，所述密封阀瓣包括弹性密封圈、弹性连接条、密封件和多个依次平行排列的锁条，弹性连接条将所有锁条串连并由弹性密封圈将所有锁条箍在一起形成整体结构，锁条上有与弹性密封圈适配的卡槽，弹性密封圈装在卡槽中，相邻两个锁条间设有密封件，阀瓣一端通过限位铰链活动连接在阀座上端；所述阀瓣在未翻下时为弧形，阀瓣与内取芯筒的外壁贴合；阀瓣在翻下时为平面并盖住阀座上端。
进一步的，所述外取芯筒内壁设有密封腔，所述翻板位于密封腔，所述密封腔与内取芯筒连通；所述外取芯筒内壁设有密封圈，所述密封圈位于翻板阀的下方。
优选的，所述电加热器为电阻丝，所述电阻丝嵌装在外取芯筒的内壁，电阻丝涂覆绝缘层。
进一步的，所述内取芯筒的内壁附着石墨烯层。
进一步的，所述内取芯筒上部填充滴水成膜剂。
本发明的有益效果如下：
1、本发明可自动加热和冷却保真舱，有利于岩芯保持其在原位环境下的状态。
2、本发明可自动增压保真舱，有利于岩芯保持其在原位环境下的状态。
3、本发明的翻板机构能够在取芯完成时自动封闭保真舱，结构简单，安全可靠。
4、本发明的石墨烯层能够降低岩芯在PVC管内侧的滑动阻力，同时提高内侧的强度和表面精度，增强热导系数等。
5、本发明的密封腔可以隔绝通过保真腔内的钻井液。
6、本发明设计朝上并向内收拢的机械卡爪，当卡爪下行时，卡爪易被岩芯撑开，从而使岩芯进入内芯筒内；当卡爪上行时，卡爪难以被岩芯撑开，由于岩芯不能抵抗较大的拉力以及卡爪的夹紧作用，岩芯在卡爪处被拉断，断裂的岩芯将随卡爪继续上行从而保持在内筒中；
7、本发明中钻头分为二级刀片，由最下端的刀片首先钻小孔，再由上方的刀片扩孔，可以提高钻进速度，提高取芯效率；
8、本发明在刀片部位均设置通孔作为冷却液回路孔，冷却液可以通过该通孔喷出来冷却刀片，加快刀片的冷却速度，减少刀具的磨损，延长刀片的寿命；
9、在外芯管的外壁设置有与钻头连续的螺旋槽，随着外芯管旋入岩层，外芯管给取芯工具创造一个密闭空间，可防止保真舱被污染。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是岩芯钻取工具的结构示意图；
图3是内芯管的结构示意图；
图4是图3中A处的放大图；
图5是捕芯器的三维立体图；
图6是捕芯器的截面图；
图7是取芯钻具的结构示意图；
图8是钻头的结构示意图；
图9是外钻刀体的结构示意图；
图10是内钻刀体的结构示意图；
图11为翻板阀未翻下时的结构示意图；
图12为翻板阀已翻下时的结构示意图；
图13为阀瓣的结构示意图；
图14为密封腔的结构示意图；
图15为内取芯筒的局部剖视图；
图16为本发明的电气原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
本发明公开的岩样保真取芯装置，包括岩芯钻取工具、岩芯样品存储筒和岩芯样品保真舱，如图1所示，岩芯保真舱包括机械部分和控制部分，机械部分包括内取芯筒28、外取芯筒26和蓄能器229，蓄能器229连通外取芯筒，内取芯筒28用于放置岩芯21，外取芯筒26套在内取芯筒26上，内取芯筒28上端连通液氮存储罐225，内取芯筒28与液氮存储罐225之间的连通管道上设有电控阀226，液氮存储罐225位于外取芯筒26内，外取芯筒26设有翻板阀23。
如图2、7所示，岩芯钻取工具包括取芯钻具、捕芯器11和内芯管12，取芯钻具包括外芯管13和空心的钻头14，钻头14与外芯管13的下端连接，捕芯器11设于内芯管12下端的内壁上，内芯管12下端伸向外芯管13底部并与外芯管13间隙配合。
如图5、6所示，捕芯器11包括环形基体111和多个卡爪112，卡爪112均匀设置在环形基体111上，卡爪112下端与环形基体111连接，卡爪112上端向内收拢。卡爪112有8-15个，优选地，卡爪112有12个。卡爪112的个数可根据需要设置，不限于上述个数。
卡爪112包括一体制造的竖直臂1121和倾斜臂1122，竖直臂1121下端与环形基体11连接，竖直臂1121上端与倾斜臂1122的下端连接，倾斜臂1122的上端为自由端，倾斜臂1122从下往上向内倾斜，倾斜臂1122的倾斜度可以根据需要调整。本实施方式中倾斜臂1122的倾斜角为60°，卡爪112从下往上宽度逐渐变小。
其中，卡爪112的厚度与环形基体111的厚度相等，卡爪112与环形基体111一体制造。环形基体111外套装有环形套17，环形基体111与环形套17固接。内芯管12内壁有石墨烯涂层。如图3、4所示，内芯管12包括岩芯筒121和芯套管122，芯套管122上端套装固定在岩芯筒121的下端，芯套管122内壁有与环形套17适配的环形槽123，环形套17装在环形槽123中，卡爪112的自由端朝向上方。卡爪112自由端朝上并向内收拢，当岩芯从下往上穿过硬质的捕芯器11时卡爪112容易被撑开，反之则难。
钻头14为PCD刀具。如图7、8所示，钻头14包括内钻头141和外钻头142，内钻头141包括第一级刀片1411和空心的内钻刀体1121412。如图10所示，内钻刀体1121412下端有用于安装第一级刀片1411的第一级刀片安装槽1413，第一级刀片安装槽1413开口于内钻刀体1121412的下端面，内钻刀体1121412上第一级刀片安装槽1413处有冷却液回路孔15，该冷却液回路孔15为弧形孔，弧形孔开口于钻头4的前端面并且与第一级刀片安装槽1413连通。内钻刀体1121412上在圆周方向等间隔设有三个第一级刀片安装槽1413，每个第一级刀片安装槽1413处均设有冷却液回路孔15，每个第一级刀片安装槽1413中均安装有第一级刀片1411。
外钻头142包括第二级刀片1421和空心的外钻刀体1422。如图9所示，第二级刀片1421外壁有用于安装第二级刀片1421的第二级刀片安装槽1423，外钻刀体1422上第二级刀片安装槽1423处有冷却液回路孔15，该冷却液回路孔15为条形孔，条形孔与第二级刀片安装槽1423连通。外钻刀体1422上在圆周方向等间隔设有三个第二级刀片安装槽1423，每个第二级刀片安装槽1423处均设有冷却液回路孔15，每个第二级刀片安装槽1423中均安装有第二级刀片1421。
内钻头141安装在外钻头142内，外钻刀体1422上对应第一级刀片1411的位置有第一级刀片避让缺口1424，第一级刀片避让缺口1424开口于外钻头142的前端面，第一级刀片1411的切削刃从第一级刀片避让缺口1424处外露于外钻刀体1422。
内钻刀体1121412内壁设有密封圈18，密封圈18位于第一级刀片1411上方，利用高弹性的环向密封圈，实现取芯过程中对岩芯的包裹，达到隔离保质效果，达到保湿、保质目标。
本发明中钻头分为二级刀片，由最下端的第一级刀片1411首先钻小孔，再由上方的第二级刀片1421扩孔，可以提高钻进速度。在刀片部位均设置通孔作为冷却液回路孔15，冷却液可以通过该通孔喷出，来冷却刀片。本发明利用硬质合金锐口薄唇钻头切割岩层，减少取芯过程对地层的扰动，保证取芯完整度和质量。
如图2、7、9所示，外芯管13和外钻刀体1422外壁均设有螺旋槽6，外钻刀体1422上的螺旋槽16与外芯管13上的螺旋槽16连续。外壁设置螺旋槽16的外芯管13相当于螺旋外钻，随着外芯管13旋入岩层，外芯管13给取芯工具创造一个密闭空间，密封圈18在取芯过程中对岩芯的包裹，防止保真舱被污染。
工作时，随着钻头14的钻进，岩芯进入内芯管12中并从捕芯器1中间穿过，在岩心穿过硬质的卡爪112时会将卡爪112撑开；停钻后，向上提拉时，卡爪112随内芯管12向上移动，因为卡爪112自由端内收，此时卡爪112难以被岩芯撑开，由于岩芯不能抵抗较大的拉力以及卡爪112自由端的内收夹紧，岩芯在卡爪112处被拉断，断裂的岩芯将随卡爪112继续上行从而保持在内芯管12中。
如图11、图12、图13所示，翻板阀23包括阀座236和阀瓣237，阀瓣237包括弹性密封圈234、弹性连接条232、密封件和多个依次平行排列的锁条235，弹性连接条232将所有锁条235串连并由弹性密封圈234将所有锁条235箍在一起形成整体结构，锁条235上有与弹性密封圈适配的卡槽231，弹性密封圈234装在卡槽231中，相邻两个锁条235间设有密封件，阀瓣23一端通过限位铰链233活动连接在阀座236上端；阀瓣237在未翻下时为弧形，阀瓣237与内取芯筒28的外壁贴合；阀瓣237在翻下时为平面并盖住阀座236上端。
如图14所示，外取芯筒26内壁设有密封腔239，密封腔239与内取芯筒28连通。
如图15所示，内取芯筒28采用PVC材质，内取芯筒28的内壁附着石墨烯层281，内取芯筒28上部填充滴水成膜剂282。
如图16所示，控制部分包括电加热器2214、温度传感器25和设于管道的电控阀226，温度传感器25连接处理单元224，电加热器2214通过开关227连接电源228，开关227、电控阀226均受控于处理单元224，电加热器用于对外取芯筒内部加热，温度传感器25用于检测保真舱内的温度；电加热器2214采用电阻丝，电阻丝嵌装在外取芯筒的内壁，电阻丝涂覆绝缘层，控制部分的电源228位于外取芯筒上。控制部分还包括压力传感器27、三通截止阀A2210,三通截止阀A2210的其中两个端口分别连接蓄能器229和外取芯筒26，三通截止阀A2210的第三端口连接泄压阀2211，三通截止阀A2210为电控阀，压力传感器27、三通截止阀A2210均连接处理单元224，压力传感器27用于检测保真舱内的压力。
本发明还包括压力表2212，压力表2212通过三通截止阀B213连通外取芯筒。
通过温度传感器实时检测保真舱内的温度，并与在先测试的岩芯原位温度比较，根据两个温度的差异，控制电加热器加热或者控制电控阀打开向保真舱内注入液氮冷却保真舱，从而恒定保真舱内的温度与岩芯原位温度相同。2、通过压力传感器实时检测保真舱内的压力，并与在先测试的岩芯原位压力比较，根据两个压力的差异，控制三通截止阀A的通断，使保真舱内的压力增加从而保持与岩芯原位压力相同，由于保真舱在提升过程中的环境压力是逐步减小的，岩芯原位压力大于保真舱在提升过程中的环境压力，故采用增压措施即可。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.岩样保真取芯装置，其特征在于：包括岩芯钻取工具、岩芯样品存储筒和岩芯样品保真舱，所述岩芯钻取工具包括取芯钻具、捕芯器和内芯管，取芯钻具包括外芯管和空心的钻头，钻头与外芯管的下端连接；所述捕芯器包括环形基体和多个卡爪，环形基体同轴安装在内芯管下端的内壁上，卡爪均匀设置在环形基体上，卡爪下端与环形基体连接，卡爪上端向内收拢；所述内芯管下端伸向外芯管底部，内芯管与外芯管间隙配合；
所述岩芯样品存储筒包括岩芯筒、钻机外筒、翻板阀和触发机构，翻板阀包括阀座和密封阀瓣，阀座同轴安装在钻机外筒内壁上，密封阀瓣一端与阀座上端外侧壁活动连接，阀座顶部有与密封阀瓣匹配的阀口密封面；所述岩芯样品保真舱包括内取芯筒、外取芯筒和蓄能器，所述外取芯筒套在内取芯筒上，所述内取芯筒上端连通液氮存储罐，所述液氮存储罐位于外取芯筒内，所述蓄能器连通外取芯筒，所述外取芯筒设有翻板阀。
2.根据权利要求1所述的岩样保真取芯装置，其特征在于：所述岩芯样品保真舱还包括电加热器、温度传感器、设于内取芯筒与液氮存储罐之间的电控阀、压力传感器、设于蓄能器与外取芯筒之间的三通截止阀A，所述三通截止阀A的两个端口分别连接蓄能器和外取芯筒，三通截止阀A的第三端口连接泄压阀，三通截止阀A为电控阀,所述温度传感器、压力传感器连接处理单元，所述电加热器、电控阀、三通截止阀A均受控于处理单元，所述电加热器用于对外取芯筒内部加热，所述温度传感器用于检测保真舱内的温度，所述压力传感器用于检测保真舱内的压力。
3.根据权利要求1所述的岩样保真取芯装置，其特征在于：所述钻头包括用于钻孔的第一级刀片和用于扩孔的第二级刀片,钻头包括内钻头和外钻头，所述内钻头安装在外钻头内，第一级刀片位于内钻头下端，第二级刀片位于外钻头外侧壁上,所述第一级刀片在圆周方向等间隔设有三个，第二级刀片在圆周方向等间隔设有三个,钻头上第一级刀片和第二级刀片处均设有冷却液回路孔。
4.根据权利要求1所述的岩样保真取芯装置，其特征在于：所述外芯管和钻头外壁均设有螺旋槽，钻头上的螺旋槽与外芯管上的螺旋槽连续。
5.根据权利要求1所述的岩样保真取芯装置，其特征在于：所述卡爪包括一体制造的竖直臂和倾斜臂，所述竖直臂下端与环形基体连接，竖直臂上端与倾斜臂的下端连接，倾斜臂的上端为自由端，倾斜臂从下往上向内倾斜，倾斜臂的倾斜角为60°。
6.根据权利要求1所述的岩样保真取芯装置，其特征在于：所述密封阀瓣包括弹性密封圈、弹性连接条、密封件和多个依次平行排列的锁条，弹性连接条将所有锁条串连并由弹性密封圈将所有锁条箍在一起形成整体结构，锁条上有与弹性密封圈适配的卡槽，弹性密封圈装在卡槽中，相邻两个锁条间设有密封件，阀瓣一端通过限位铰链活动连接在阀座上端；所述阀瓣在未翻下时为弧形，阀瓣与内取芯筒的外壁贴合；阀瓣在翻下时为平面并盖住阀座上端。
7.根据权利要求1所述的岩样保真取芯装置，其特征在于：所述外取芯筒内壁设有密封腔，所述翻板位于密封腔，所述密封腔与内取芯筒连通；所述外取芯筒内壁设有密封圈，所述密封圈位于翻板阀的下方。
8.根据权利要求1所述的岩样保真取芯装置，其特征在于：所述电加热器为电阻丝，所述电阻丝嵌装在外取芯筒的内壁，电阻丝涂覆绝缘层。
9.根据权利要求1所述的岩样保真取芯装置，其特征在于：所述内取芯筒的内壁附着石墨烯层。
10.根据权利要求1所述的岩样保真取芯装置，其特征在于：所述内取芯筒上部填充滴水成膜剂。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811596457.8A CN109681140B (zh) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | 岩样保真取芯装置 |
| PCT/CN2019/078276 WO2020133724A1 (zh) | 2018-12-26 | 2019-03-15 | 岩样保真取芯装置 |
| US17/419,028 US11781390B2 (en) | 2018-12-26 | 2019-03-15 | Fidelity retaining type coring device for rock sample |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811596457.8A CN109681140B (zh) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | 岩样保真取芯装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109681140A true CN109681140A (zh) | 2019-04-26 |
| CN109681140B CN109681140B (zh) | 2023-09-01 |
Family
ID=66188607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811596457.8A Active CN109681140B (zh) | 2018-12-26 | 2018-12-26 | 岩样保真取芯装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11781390B2 (zh) |
| CN (1) | CN109681140B (zh) |
| WO (1) | WO2020133724A1 (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110630200A (zh) * | 2019-10-10 | 2019-12-31 | 中交第二航务工程局有限公司 | 一种简易的超大直径取芯钻芯样提取装置及取芯方法 |
| CN110761785A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-02-07 | 四川大学 | 一种带有玻璃视窗的保压舱结构 |
| CN110847835A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-02-28 | 四川大学 | 一种深部岩石原位保温取芯器 |
| CN111520069A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-11 | 陶振 | 一种用于极地的冰下基岩取心钻具 |
| CN113513282A (zh) * | 2021-08-10 | 2021-10-19 | 中国船舶科学研究中心 | 一种深部原位岩芯抓取装置及其操作方法 |
| CN114034527A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-02-11 | 中国矿业大学 | 一种保真环境下岩石试验样品切割装置及切割方法 |
| CN114396240A (zh) * | 2022-02-09 | 2022-04-26 | 贵州省矿山安全科学研究院有限公司 | 一种煤矿井下低温密闭煤芯钻取装置及方法 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109441383B (zh) * | 2018-11-08 | 2023-11-10 | 深圳大学 | 取芯钻机钻取控制机构 |
| CN112963539B (zh) * | 2021-04-29 | 2022-02-01 | 四川大学 | 一种高温高压旋转动密封机构 |
| CN114233226B (zh) * | 2022-02-28 | 2022-05-24 | 陕西太合智能钻探有限公司 | 一种矿用密封取芯钻具 |
| CN116696332B (zh) * | 2023-04-20 | 2024-03-01 | 中交第四航务工程局有限公司 | 一种用于驳船上旋挖桩机的复合钻头精确定位装置 |
| CN116220597B (zh) * | 2023-05-09 | 2023-09-05 | 青岛科技大学 | 一种海底天然气冷冻保压岩心探钻设备 |
| CN116539359B (zh) * | 2023-07-05 | 2023-09-29 | 丰宁满族自治县启源建筑有限公司 | 一种路面施工取样芯装置 |
| CN117888846B (zh) * | 2024-03-14 | 2024-05-17 | 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 | 一种裂隙密集带地质钻探取芯器 |
| CN118111755A (zh) * | 2024-04-30 | 2024-05-31 | 河南省建筑质量监督检验中心有限公司 | 一种建筑主体检测用取样装置 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4071099A (en) * | 1976-07-19 | 1978-01-31 | Sun Oil Company | Method and apparatus for stabilizing borehole cores |
| JPH04160338A (ja) * | 1990-10-23 | 1992-06-03 | Shimizu Corp | 不撹乱砂礫ブロックサンプルの採取方法 |
| CN200958379Y (zh) * | 2006-09-30 | 2007-10-10 | 长沙矿山研究院 | 深海硬岩保真取芯器 |
| CN201254953Y (zh) * | 2008-09-03 | 2009-06-10 | 安徽省地质矿产勘查局313地质队 | 松散地层原状样取芯钻具 |
| CN102996090A (zh) * | 2011-09-16 | 2013-03-27 | 禹畅 | 定尺截取岩芯钻具 |
| CN104995373A (zh) * | 2013-02-05 | 2015-10-21 | 哈里伯顿能源服务公司 | 使用随取芯测井获得井下岩芯样本测量值 |
| CN105201437A (zh) * | 2015-08-26 | 2015-12-30 | 中国石油大学(北京) | 一种油砂岩芯的取芯装置 |
| CN207715110U (zh) * | 2018-01-16 | 2018-08-10 | 四川大学 | 保压岩芯转移装置 |
| CN109057736A (zh) * | 2018-08-13 | 2018-12-21 | 四川大学 | 岩芯存储筒 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4716974A (en) * | 1986-07-21 | 1988-01-05 | Eastman Christensen Co | Method and apparatus for coring with an in situ core barrel sponge |
| US5301759A (en) | 1992-03-02 | 1994-04-12 | Ruhle James L | Method and apparatus for core-sampling subsurface rock formations |
| US6283228B2 (en) * | 1997-01-08 | 2001-09-04 | Baker Hughes Incorporated | Method for preserving core sample integrity |
| CN101215959B (zh) * | 2008-01-11 | 2010-06-02 | 中国地质大学（武汉） | 双管强制取芯钻具 |
| WO2010045691A1 (en) | 2008-10-24 | 2010-04-29 | Coretrack Ltd | Flow diverter assembly |
| US8307704B2 (en) * | 2008-12-22 | 2012-11-13 | Baker Hughes Incorporated | Apparatus and methods for gas volume retained coring |
| US9828820B2 (en) * | 2015-09-30 | 2017-11-28 | Aramco Services Company | Methods and apparatus for collecting and preserving core samples from a reservoir |
| CN106988697B (zh) | 2017-04-12 | 2021-06-18 | 吉林大学 | 一种海洋天然气水合物冷冻保真取心钻具 |
| CN106932223A (zh) * | 2017-05-11 | 2017-07-07 | 四川大学 | 保压筒下部密封装置及保压取芯密封设备 |
| CN108266147B (zh) | 2018-01-16 | 2020-11-13 | 四川大学 | 保压岩芯转移装置及方法 |
-
2018
- 2018-12-26 CN CN201811596457.8A patent/CN109681140B/zh active Active
-
2019
- 2019-03-15 WO PCT/CN2019/078276 patent/WO2020133724A1/zh active Application Filing
- 2019-03-15 US US17/419,028 patent/US11781390B2/en active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4071099A (en) * | 1976-07-19 | 1978-01-31 | Sun Oil Company | Method and apparatus for stabilizing borehole cores |
| JPH04160338A (ja) * | 1990-10-23 | 1992-06-03 | Shimizu Corp | 不撹乱砂礫ブロックサンプルの採取方法 |
| CN200958379Y (zh) * | 2006-09-30 | 2007-10-10 | 长沙矿山研究院 | 深海硬岩保真取芯器 |
| CN201254953Y (zh) * | 2008-09-03 | 2009-06-10 | 安徽省地质矿产勘查局313地质队 | 松散地层原状样取芯钻具 |
| CN102996090A (zh) * | 2011-09-16 | 2013-03-27 | 禹畅 | 定尺截取岩芯钻具 |
| CN104995373A (zh) * | 2013-02-05 | 2015-10-21 | 哈里伯顿能源服务公司 | 使用随取芯测井获得井下岩芯样本测量值 |
| CN105201437A (zh) * | 2015-08-26 | 2015-12-30 | 中国石油大学(北京) | 一种油砂岩芯的取芯装置 |
| CN207715110U (zh) * | 2018-01-16 | 2018-08-10 | 四川大学 | 保压岩芯转移装置 |
| CN109057736A (zh) * | 2018-08-13 | 2018-12-21 | 四川大学 | 岩芯存储筒 |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110630200A (zh) * | 2019-10-10 | 2019-12-31 | 中交第二航务工程局有限公司 | 一种简易的超大直径取芯钻芯样提取装置及取芯方法 |
| CN110761785A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-02-07 | 四川大学 | 一种带有玻璃视窗的保压舱结构 |
| CN110847835A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-02-28 | 四川大学 | 一种深部岩石原位保温取芯器 |
| CN110847835B (zh) * | 2019-11-26 | 2023-10-24 | 四川大学 | 一种深部岩石原位保温取芯器 |
| CN110761785B (zh) * | 2019-11-26 | 2024-01-23 | 四川大学 | 一种带有玻璃视窗的保压舱结构 |
| CN111520069A (zh) * | 2020-04-29 | 2020-08-11 | 陶振 | 一种用于极地的冰下基岩取心钻具 |
| CN113513282A (zh) * | 2021-08-10 | 2021-10-19 | 中国船舶科学研究中心 | 一种深部原位岩芯抓取装置及其操作方法 |
| CN113513282B (zh) * | 2021-08-10 | 2022-08-05 | 中国船舶科学研究中心 | 一种深部原位岩芯抓取装置及其操作方法 |
| CN114034527A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-02-11 | 中国矿业大学 | 一种保真环境下岩石试验样品切割装置及切割方法 |
| CN114396240A (zh) * | 2022-02-09 | 2022-04-26 | 贵州省矿山安全科学研究院有限公司 | 一种煤矿井下低温密闭煤芯钻取装置及方法 |
| CN114396240B (zh) * | 2022-02-09 | 2023-05-30 | 贵州省矿山安全科学研究院有限公司 | 一种煤矿井下低温密闭煤芯钻取装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020133724A1 (zh) | 2020-07-02 |
| CN109681140B (zh) | 2023-09-01 |
| US20220186576A1 (en) | 2022-06-16 |
| US11781390B2 (en) | 2023-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109681140A (zh) | 岩样保真取芯装置 | |
| CN109973034A (zh) | 岩样原位保真取芯系统 | |
| CN109973035A (zh) | 岩样保真取芯系统 | |
| CN109113610A (zh) | 岩芯保真舱 | |
| CN109113614A (zh) | 恒温、恒压的岩芯保真舱 | |
| EP3298238B1 (en) | Sealed core storage and testing device for a downhole tool | |
| CN109458147A (zh) | 取芯装置 | |
| CN109113615A (zh) | 具有恒压功能的岩芯保真舱 | |
| CN210013681U (zh) | 岩样保真取芯系统 | |
| CN209855732U (zh) | 岩样原位保真取芯系统 | |
| CN108930517A (zh) | 硬岩取芯钻具 | |
| CN209339885U (zh) | 一种具有恒温功能的岩芯保真舱 | |
| CN109113611A (zh) | 具有恒温功能的岩芯保真舱 | |
| Winefield et al. | Plumbing the depths of the Central Graben: towards an integrated pressure, fluid and charge model for the Central North Sea HPHT play | |
| CN109138881A (zh) | 岩芯钻取工具 | |
| CN109184606A (zh) | 割芯装置 | |
| CN209339884U (zh) | 一种岩芯保真舱 | |
| CN210013680U (zh) | 岩样保真取芯装置 | |
| CN209129536U (zh) | 一种硬岩取芯钻具 | |
| CN209129564U (zh) | 一种具有恒压功能的岩芯保真舱 | |
| CN208966232U (zh) | 一种岩芯钻取工具 | |
| Huenges et al. | The in-situ geothermal laboratory Groß Schönebeck: learning to use low permeability aquifers for geothermal power | |
| CN209129565U (zh) | 一种割芯装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |