CN113996197B - 原位自触发随钻成膜保质取心装置的静态混合机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开原位自触发随钻成膜保质取心装置的静态混合机构，包括成膜液释放机构和混合盘管，所述成膜液释放机构用于释放不同成膜单液到所述混合盘管中，所述混合盘管用于对不同成膜单液进行混合进行成膜液，并输出成膜液到岩石样品表面，所述成膜液释放机构和混合盘管通过多条第一输液管连通，所述混合盘管靠近所述第一输液管的一端设置有静态混合器，所述静态混合器为圆环状螺旋型结构，所述静态混合器的一端连接所述混合盘管、另一端设置有用于连接不同第一输液管的多通连接头；能将成膜液A/B液完全混合分散，均匀释放。
Description
技术领域
本发明涉及岩石的科学钻探技术领域，具体而言，涉及原位自触发随钻成膜保质取心装置的静态混合机构。
背景技术
在钻进岩层取心及取出岩心过程中，岩心会受到井底地层水或钻井液等的污染而造成岩心原位品质、油气含量及湿度等受到影响，并且岩心取出后会由于空气、光照等影响导致微生物生存环境改变而影响科学研究；同时，岩心内部油气资源的丧失会导致资源评估失真，由此，深部岩石钻探取心的保质基本采用密闭取心技术以实现原位保质取心，即采用高分子基的密闭液，在所取岩心表面形成一层液态膜，以减少钻井液对岩心的浸染。
密闭取心技术在岩石钻探技术领域进行了大量研究，但现有岩石取心技术无法做到完全保质取心，究其原因在于传统密闭取心技术中，取心筒完全注满密闭液，由销钉固定取心筒下部的密闭活塞，钻进取心过程中，由于钻压作用，销钉被剪断，密闭液被挤出，在井底形成保护区，防止岩心被钻井液污染，这样密闭取心生成的是液态膜，无法保证岩心中成分散失；这对于探知原位环境、油气资源勘探、深地医学研究都十分不利，因此，基于原位自触发随钻成膜保质取心方法上，急需要一种能随钻在岩心表面形成固态密封膜，实时封存岩心中原始成分信息、且能将成膜液A/B液完全混合分散，均匀释放的原位自触发随钻成膜保质取心装置的静态混合机构。
发明内容
本发明旨在提供原位自触发随钻成膜保质取心装置的静态混合机构，能将成膜液A/B液完全混合分散，均匀释放，配合其它保质取心结构，随钻进取心动态过程中，成膜液在岩心表面均匀完整覆盖，并能通过交联固化作用形成一层具备高阻隔性能的固态保质密封膜，保护岩心免受钻井液污染，并防止岩心内部物质散失，使所取岩心能真实反映原位地层状态，为深部资源勘探与开发作业提供指导、为深部岩石科学、深部生物学探索研究奠定基础。
本发明的实施例是这样实现的：
原位自触发随钻成膜保质取心装置的静态混合机构，包括成膜液释放机构和混合盘管，所述成膜液释放机构用于释放不同成膜单液到所述混合盘管中，所述混合盘管用于对不同成膜单液进行混合进行成膜液，并输出成膜液到岩石样品表面，所述成膜液释放机构和混合盘管通过多条第一输液管连通，所述混合盘管靠近所述第一输液管的一端设置有静态混合器，所述静态混合器为圆环状螺旋型结构，所述静态混合器的一端连接所述混合盘管、另一端设置有用于连接不同第一输液管的多通连接头。能将成膜液A/B液完全混合分散，均匀释放，配合其它保质取心结构，随钻进取心动态过程中，在岩心表面覆盖一层具备高阻隔性能的固态保质密封膜，保护岩心免受钻井液污染，并防止岩心内部物质散失，使所取岩心能真实反映原位地层状态，为深部资源勘探与开发作业提供指导、为深部岩石科学、深部生物学探索研究奠定基础。
优选的，所述静态混合器环绕设置在所述混合盘管的顶部，所述混合盘管底部内环壁上设置有多个用于输出成膜液的输液孔。
优选的，所述静态混合器环绕设置在所述混合盘管的底部，所述混合盘管顶部设置有多个用于输出成膜液的输液孔。
优选的，所述成膜液释放机构包括储液盘管A和储液盘管B，分别设置一条第一输液管连通储液盘管A和储液盘管B，所述静态混合器的另一端设置有用于连接两条不同第一输液管的三通连接头。
优选的，所述静态混合器内交错设置有旋转方向相反的第一螺旋片和第二螺旋片，所述第一螺旋片和第二螺旋片的数量为多个。
优选的，所述静态混合器内交错设置有旋转方向相反且结构相互对称的第一扇叶片和第二扇叶片，所述第一扇叶片和第二扇叶片的数量为多个。
优选的，所述第一扇叶片内设置有缩颈圆片，所述缩颈圆片上设置有多个扇叶，所述缩颈圆片中间设置有聚液孔。
优选的，所述静态混合器内交错设置有凹型筛网片和凸型筛网片，所述凹型筛网片和凸型筛网片上均设置有多个漏液孔，所述凹型筛网片和凸型筛网片的结构相互对称。
优选的，还包括中心杆和取心筒，所述中心杆密封伸缩设置在所述取心筒内，所述中心杆上固定有压缩部，所述压缩部与取心筒的内壁滑动密封连接，进而中心杆、取心筒和压缩部围合形成挤压腔，所述挤压腔内设置有分别用于储存液体A和液体B的储液盘管A和储液盘管B，所述成膜液释放机构包括与混合盘管连通的调节腔，所述调节腔另一端还连通有储液盘管A和储液盘管B，所述调节腔内设置有用于控制调节腔通断的弹簧活动组件。
优选的，所述成膜液释放机构设置在挤压腔上方，所述储液盘管A和储液盘管B的底部无开口，顶部设置有与所述成膜液释放机构连通的开口，所述混合盘管设置在所述压缩部的底部且固定在所述取心筒上。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果包括：本发明的原位自触发随钻成膜保质取心装置的静态混合机构，包括成膜液释放机构和混合盘管，所述成膜液释放机构用于释放不同成膜单液到所述混合盘管中，所述混合盘管用于对不同成膜单液进行混合进行成膜液，并输出成膜液到岩石样品表面，所述成膜液释放机构和混合盘管通过多条第一输液管连通，所述混合盘管靠近所述第一输液管的一端设置有静态混合器，所述静态混合器为圆环状螺旋型结构，所述静态混合器的一端连接所述混合盘管、另一端设置有用于连接不同第一输液管的多通连接头。能将成膜液A/B液完全混合分散，均匀释放，配合其它保质取心结构，随钻进取心动态过程中，在岩心表面覆盖一层具备高阻隔性能的固态保质密封膜，保护岩心免受钻井液污染，并防止岩心内部物质散失，使所取岩心能真实反映原位地层状态，为深部资源勘探与开发作业提供指导、为深部岩石科学、深部生物学探索研究奠定基础。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的整体结构剖面图；
图2是本发明的图1的局部A放大图；
图3是本发明的图1的局部B放大图；
图4是本发明的图1的A-A向剖面图；
图5是本发明的图1的B-B向剖面图；
图6是本发明的整体结构取心状态结构图；
图7是本发明的图6的局部A放大图；
图8是本发明的图6的局部B放大图；
图9是本发明的整体结构取心后结构图；
图10是本发明的图9的局部B放大图；
图11是本发明的混合盘管第一结构图；
图12是本发明的混合盘管第二结构图；
图13是本发明的第一螺旋片和第二螺旋片结构图；
图14是本发明的第一扇叶片和第二扇叶片结构图；
图15是本发明的第三扇叶片结构图；
图16是本发明的缩颈圆片结构图；
图17是本发明的凹型筛网片结构图。
具体元素符号说明：1、中心杆；2、第一螺旋片；3、第二螺旋片；4、成膜液释放机构；5、储液盘管A；6、储液盘管B；7、第一输液管；8、取心筒；9、混合盘管；10、弹卡；11、岩心爪；12、岩心；13、底部密封器；14、三通连接头；15、压缩部；16、第一扇叶片；17、第二扇叶片；18、第三扇叶片；19、凹型筛网片；41、封堵螺丝；42、弹簧；43、浮动活塞；91、静态混合器；161、缩颈圆片；162、扇叶；163、聚液孔；191、漏液孔。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：请参阅图1至图17，本实施例的原位自触发随钻成膜保质取心装置的静态混合机构，包括成膜液释放机构4和混合盘管9，成膜液释放机构4用于释放不同成膜单液到混合盘管9中，混合盘管9用于对不同成膜单液进行混合进行成膜液，并输出成膜液到岩石样品表面，成膜液释放机构4和混合盘管9通过多条第一输液管7连通，混合盘管9靠近第一输液管7的一端设置有静态混合器91，静态混合器91为圆环状螺旋型结构，静态混合器91的一端连接混合盘管9、另一端设置有用于连接不同第一输液管7的多通连接头。能将成膜液A/B液完全混合分散，均匀释放，配合其它保质取心结构，随钻进取心动态过程中，在岩心12表面覆盖一层具备高阻隔性能的固态保质密封膜，保护岩心12免受钻井液污染，并防止岩心12内部物质散失，使所取岩心12能真实反映原位地层状态，为深部资源勘探与开发作业提供指导、为深部岩石科学、深部生物学探索研究奠定基础。
实施例2：本实施例的静态混合器91环绕设置在混合盘管9的顶部，混合盘管9底部内环壁上设置有多个用于输出成膜液的输液孔。本实施例的静态混合器91环绕设置在混合盘管9的底部，混合盘管9顶部设置有多个用于输出成膜液的输液孔。本实施例的成膜液释放机构4包括储液盘管A和储液盘管B，分别设置一条第一输液管7连通储液盘管A和储液盘管B，静态混合器91的另一端设置有用于连接两条不同第一输液管7的三通连接头14。
实施例3：本实施例的静态混合器91内交错设置有旋转方向相反的第一螺旋片2和第二螺旋片3，第一螺旋片2和第二螺旋片3的数量为多个。使成膜A/B液不断改变流动方向，切割混合，多个此种的单元盘成环状置于混合器盘管内。
实施例4：本实施例的静态混合器91内交错设置有旋转方向相反且结构相互对称的第一扇叶片16和第二扇叶片17，第一扇叶片16和第二扇叶片17的数量为多个。使成膜A/B液不断改变流动方向，切割混合，多个此种的单元盘成环状置于混合器盘管内。本实施例的第一扇叶片16内设置有缩颈圆片161，缩颈圆片161上设置有多个扇叶162，缩颈圆片161中间设置有聚液孔163。聚液孔163能缩小成膜A/B液的汇流通道，使成膜A/B液在混合器中持续发生向中心汇聚和向圆周分散的流动，增加成膜A/B液的接触渗流传质效率。静态混合器91内交错设置有旋转方向相反且结构相互对称的片第三扇叶片18和第四扇叶片，第三扇叶片18和第四扇叶片的扇叶162设置有8片。
实施例5：本实施例的静态混合器91内交错设置有凹型筛网片19和凸型筛网片，凹型筛网片19和凸型筛网片上均设置有多个漏液孔191，凹型筛网片19和凸型筛网片的结构相互对称。能将成膜液A/B液切割分散成多股流体，再使其多次充分汇聚混合。
实施例6：本实施例的还包括中心杆1和取心筒8，中心杆1密封伸缩设置在取心筒8内，中心杆1上固定有压缩部15，压缩部15与取心筒8的内壁滑动密封连接，进而中心杆1、取心筒8和压缩部15围合形成挤压腔，挤压腔内设置有分别用于储存液体A和液体B的储液盘管A和储液盘管B，成膜液释放机构4包括与混合盘管9连通的调节腔，调节腔另一端还连通有储液盘管A和储液盘管B，调节腔内设置有用于控制调节腔通断的弹簧42活动组件。本实施例的成膜液释放机构4设置在挤压腔上方，储液盘管A和储液盘管B的底部无开口，顶部设置有与成膜液释放机构4连通的开口，混合盘管9设置在压缩部15的底部且固定在取心筒8上。
实施例7：本实施例的弹簧42活动组件包括设置在调节腔内的封堵螺丝41、弹簧42和浮动活塞43，浮动活塞43与储液盘管A5和/或储液盘管B6连通，调节腔的侧壁上设置有连通混合盘管9的出液口，出液口在浮动活塞43的活动进程内。本实施例的取心筒8靠近取心钻头的一端还设置有底部密封器13，底部密封器13与中心杆1、取心筒8围合形成容置岩石样品的取样腔。本实施例的底部密封器13为弹性花瓣状结构，且每一瓣的端部固定在取心筒8的内壁上、其余端面相互抵持对取心筒8底部进行密封。本实施例的取心筒8的取样腔内还设置有用于固定岩石的岩心爪11，岩心爪11环绕设置在取心筒8的内壁上。本实施例的中心杆1上设置有收缩弹卡10，收缩弹卡10用于锁定中心杆1和取心筒8。
实施例8：本实施例的成膜液释放机构4设置在挤压腔上方，储液盘管A和储液盘管B的底部无开口，顶部设置有与成膜液释放机构4连通的开口，混合盘管9设置在压缩部15的底部且固定在取心筒8上。成膜单液包括A和B，若需要两种以上成膜单液，就需要增加更多的储液盘管，成膜单液和储液盘管的数量不限于两种；取心前：成膜A/B液被分别预储存于储液盘管A及储液盘管B中。弹簧42推动浮动活塞43堵住成膜A/B液出口，防止成膜A/B液在取心前泄漏。取心时：中心杆1静止，成膜液释放机构4、取心筒8向下运动，岩心12随钻穿过底部密封器13进入取心筒8。中心杆1与成膜液释放机构4及取心筒8发生相对运动，使储液空间减小，对储液盘管A及储液盘管B施加轴向压缩力，使其变形并分别排出成膜A/B液。成膜A/B液挤压浮动活塞43及弹簧42，使出液口暴露。成膜A/B液经输液管中向下流动，汇集到混合盘管9中，经过混合盘管9底部内置静态混合器91充分混合形成具备固化能力的成膜液。成膜液再经过混合盘管9上部内侧出液孔流出，覆盖在新钻出的岩心12表面。成膜迅速发生交联固化反应，在岩心12表面形成一层固态保质密封膜。取心后：完成取心进尺后，弹卡10弹出，使中心杆1与取心筒8间的相对位置固定。上提钻具，岩心爪11抱紧岩心12后，底部密封器13重新闭合，防止成膜液从取心筒8底部大量泄漏。成膜液在岩心12与取心筒8之间的环形空间，以及在岩心12顶底部空间发生交联固化反应形成固态保质密封膜。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.原位自触发随钻成膜保质取心装置的静态混合机构，其特征在于，包括成膜液释放机构和混合盘管，所述成膜液释放机构用于释放不同成膜单液到所述混合盘管中，所述混合盘管用于对不同成膜单液进行混合形成成膜液，并输出成膜液到岩石样品表面，所述成膜液释放机构和混合盘管通过多条第一输液管连通，所述混合盘管靠近所述第一输液管的一端设置有静态混合器，所述静态混合器为圆环状螺旋型结构，所述静态混合器的一端连接所述混合盘管、另一端设置有用于连接不同第一输液管的多通连接头；
所述成膜液释放机构包括储液盘管A和储液盘管B，分别设置一条第一输液管连通储液盘管A和储液盘管B，所述静态混合器的另一端设置有用于连接两条不同第一输液管的三通连接头；
所述静态混合机构还包括中心杆和取心筒，所述中心杆密封伸缩设置在所述取心筒内，所述中心杆上固定有压缩部，所述压缩部与取心筒的内壁滑动密封连接，进而中心杆、取心筒和压缩部围合形成挤压腔，所述挤压腔内设置有分别用于储存液体A和液体B的储液盘管A和储液盘管B，所述成膜液释放机构包括与混合盘管连通的调节腔，所述调节腔另一端还连通有储液盘管A和储液盘管B，所述调节腔内设置有用于控制调节腔通断的弹簧活动组件；
所述成膜液释放机构设置在挤压腔上方，所述储液盘管A和储液盘管B的底部无开口，顶部设置有与所述成膜液释放机构连通的开口，所述混合盘管设置在所述压缩部的底部且固定在所述取心筒上。
2.根据权利要求1所述的原位自触发随钻成膜保质取心装置的静态混合机构，其特征在于，所述静态混合器环绕设置在所述混合盘管的顶部，所述混合盘管底部内环壁上设置有多个用于输出成膜液的输液孔。
3.根据权利要求1所述的原位自触发随钻成膜保质取心装置的静态混合机构，其特征在于，所述静态混合器环绕设置在所述混合盘管的底部，所述混合盘管顶部设置有多个用于输出成膜液的输液孔。
4.根据权利要求1所述的原位自触发随钻成膜保质取心装置的静态混合机构，其特征在于，所述静态混合器内交错设置有旋转方向相反的第一螺旋片和第二螺旋片，所述第一螺旋片和第二螺旋片的数量为多个。
5.根据权利要求1所述的原位自触发随钻成膜保质取心装置的静态混合机构，其特征在于，所述静态混合器内交错设置有旋转方向相反且结构相互对称的第一扇叶片和第二扇叶片，所述第一扇叶片和第二扇叶片的数量为多个。
6.根据权利要求5所述的原位自触发随钻成膜保质取心装置的静态混合机构，其特征在于，所述第一扇叶片内设置有缩颈圆片，所述缩颈圆片上设置有多个扇叶，所述缩颈圆片中间设置有聚液孔。
7.根据权利要求1所述的原位自触发随钻成膜保质取心装置的静态混合机构，其特征在于，所述静态混合器内交错设置有凹型筛网片和凸型筛网片，所述凹型筛网片和凸型筛网片上均设置有多个漏液孔，所述凹型筛网片和凸型筛网片的结构相互对称。
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