CN115217428A - 页岩气及岩心保压密封取样装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种页岩气及岩心保压密封取样装置及方法，涉及页岩气勘探开发领域，该页岩气及岩心保压密封取样装置包括：外筒，具有一开口向下的工作腔，外筒的底端安装有用于钻取岩心的钻取机构；内筒，固定设置在工作腔内并与外筒同轴设置，内筒内部中空并形成有容置腔，容置腔顶端封闭，容置腔的底端开放，内筒的底端安装有用于封闭容置腔的密封机构和用于截取岩心的截取机构；控制部件，分别与钻取机构、密封机构和截取机构电连接。本发明提出的页岩气及岩心保压密封取样装置及方法，能够实现深层页岩样品的保压取样及密封保存。

Description

页岩气及岩心保压密封取样装置及方法

技术领域

本发明涉及页岩气勘探开发领域，特别涉及一种页岩气及岩心保压密封取样装置及方法。

背景技术

作为一种典型的非常规油气资源，页岩气在我国已经初步实现工业化开发，但现在开采的页岩气多为浅层页岩气，深层页岩气的勘探开发还处于初始阶段，是未来一段时间页岩气开发的主体目标。

在勘探启动阶段，对页岩气资源的储量进行评估，是决定后续开发限度与预测产量的重要手段。一般评估手段是对评价井岩心进行分析检测，但是现有的页岩气岩心取样过程中使用的现有取样设备不适用于对高温高压的深层页岩气储层进行保压取心，导致岩心中的气体逸散严重，导致无法准确对其含气性进行测试。现有的取样设备的密封性差，采出的样本暴露在空气中使岩心内的气体溢出，影响检测效果。

有鉴于此，本发明人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，经过反复实验设计出一种页岩气及岩心保压密封取样装置及方法，以期解决现有技术存在的问题。

发明内容

本发明提出一种页岩气及岩心保压密封取样装置及方法，能够实现深层页岩样品的保压取样及密封保存。

为达到上述目的，本发明提出一种页岩气及岩心保压密封取样装置，其中，该页岩气及岩心保压密封取样装置包括：

外筒，具有一开口向下的工作腔，所述外筒的底端安装有用于钻取岩心的钻取机构；

内筒，固定设置在所述工作腔内并与所述外筒同轴设置，所述内筒内部中空并形成有容置腔，所述容置腔顶端封闭，所述容置腔的底端开放，所述内筒的底端安装有用于封闭所述容置腔的密封机构和用于截取岩心的截取机构；

控制部件，分别与所述钻取机构、所述密封机构和所述截取机构电连接。

为达到上述目的，本发明还提出一种页岩气及岩心保压密封取样方法，利用如上所述的页岩气及岩心保压密封取样装置，其中，利用所述钻取机构钻取岩心，通过所述截取机构对钻取的所述岩心进行截取进而获得预定长度的岩心样品并将所述岩心样品移动至所述内筒的所述容置腔中，通过所述密封机构密封所述容置腔。

与现有技术相比，本发明提出的页岩气及岩心保压密封取样装置及方法具有如下特点和优点：

本发明提出的页岩气及岩心保压密封取样装置及方法，在能够在井下对岩心进行取样和密封保存，页岩样品在截取后即储存于内筒的容置腔中在井下即对容置腔进行密封，使得取得的岩心样品始终处于取样处的压力，避免了在将岩心样品从井下取出时，由于井下和地面存在的巨大压差对于岩心样品的影响，还避免了取样过程中岩心内页岩气的逸散，提高解析数据的准确性。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本发明提出的页岩气及岩心保压密封取样装置的结构示意图；

图2为本发明中外筒的结构示意图；

图3为本发明中控制部件的结构示意图；

图4为本发明中内筒的结构示意图；

图5为本发明中密封机构的结构示意图；

图6为本发明中升降组件的结构示意图；

图7为本发明中密封盖本体和下移机构的示意图；

图8为本发明中下移机构和翻转机构的示意图；

图9为本发明中灌胶部件的结构示意图；

图10为本发明中储胶罐的结构示意图；

图11为本发明中活塞的工作示意图；

图12为本发明中灯带的安装示意图；

图13为本发明中截取机构的结构示意图；

图14为本发明中取样筒的结构示意图；

图15为本发明中清理刀具的结构示意图；

图16为本发明中截取刀具的结构示意图；

图17为本发明中保护部件的结构示意图(一)；

图18为本发明中保护部件的结构示意图(二)。

附图标记说明：

100、页岩气及岩心保压密封取样装置； 10、外筒；

11、工作腔； 20、内筒；

21、容置腔； 22、通断阀门；

30、钻取机构； 31、环形钻头；

40、密封机构； 41、密封盖部件；

411、密封盖本体； 412、下移机构；

4121、导向滑轨； 4122、下移丝杆；

4123、移动块； 4124、下移电机；

4125、下移丝杆安装座； 413、翻转机构；

4131、直线电机； 4132、连接杆；

4133、导向杆； 42、灌胶部件；

421、安装架； 422、驱动机构；

4221、驱动电机； 4222、主动轮；

4223、从动轮； 4224、导向轮；

423、储胶罐； 424、注胶头；

425、活塞； 426、注胶阀；

427、直线电机； 428、灯带；

50、截取机构； 51、取样筒；

511、取样腔； 52、清理刀具；

521、安装板； 522、弹性元件；

523、清理刀片； 524、位移传感器；

53、截取刀具； 531、截取刀片；

532、转轴； 533、安装座；

534、截取电机； 535、传动链；

536、传动齿轮； 54、升降组件；

541、导轨； 542、升降螺母；

543、升降丝杆； 544、升降电机；

545、升降丝杆安装座； 546、限位凸起；

60、控制部件； 61、供电模块；

62、PCL控制模块； 63、数据采集卡；

64、滤波模块； 65、放大模块；

70、保护部件； 71、存储盒；

72、右半套筒； 73、压力弹簧；

74、安装平台； 75、直线电机；

76、电机座； 77、推块；

78、左半套筒； 79、压块；

80、基座。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者可能存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能存在居中元件。

请参考图1至图18，本发明提出一种页岩气及岩心保压密封取样装置100包括外筒10、内筒20和控制部件60，外筒10竖直设置具有一开口向下工作腔11，外筒10的底端安装有用于钻取岩心的钻取机构30，内筒20固定设置在工作腔11内并与外筒10同轴设置，内筒20内部中空并形成有容置腔21，容置腔21顶端封闭，容置腔21底端开放，内筒20的底端安装有用于封闭容置腔21的密封机构40和用于截取岩心的截取机构50；控制部件60分别与钻取机构30、密封机构40和截取机构50电连接。

本发明还提出一种页岩气及岩心保压密封取样方法，利用如上所述的页岩气及岩心保压密封取样装置100，具体的，利用钻取机构30钻取岩心，通过截取机构50对钻取的岩心进行截取进而获得预定长度的岩心样品并将该岩心样品移动至内筒20的容置腔21中，通过密封机构40密封容置腔21。

本发明提出的页岩气及岩心保压密封取样装置及方法，在能够在井下对岩心进行取样和密封保存，页岩样品在截取后即储存于内筒20的容置腔21中在井下即对容置腔21进行密封，使得取得的岩心样品始终处于取样处的压力，避免了在将岩心样品从井下取出时，由于井下和地面存在的巨大压差对于岩心样品的影响，还避免了取样过程中岩心内页岩气的逸散，提高解析数据的准确性。

本发明提出的页岩气及岩心保压密封取样装置及方法，利用安装外筒10下端的钻取机构30钻取岩心，而随着钻取机构30的前进，岩心到达内筒20下端，安装在内筒20下端的截取机构50对岩心的顶端清理和截断，再清理和截断后的岩心进入内筒20的容置腔21内，再通过密封机构40封闭容置腔底部，实现了取样岩心的保压密封。

在本发明一个可选的实施方式中，内筒20的顶端封闭并固定连接在外筒10的顶壁上。

在一个可选的例子中，内筒20的顶端和外筒的顶壁之间设置有基座80，基座80内部中空，控制部件60设置在基座80内。控制部件60实现页岩气及岩心保压密封取样装置100的传感器数据采集、动作控制和供电功能。

在一个可选的例子中，控制部件60包括供电模块61、PLC控制模块62、数据采集卡63、滤波模块64、放大模块65，控制部件60主要通过对信号的采集、滤波、放大，实现对传感器信号的采集和处理，从而定位取样岩心在取样装置的位置，依据取样岩心的不同位置，通过PLC控制模块62输出指令，分别控制各功能电机动作实现截断、提升和密封等动作。

在本发明一个可选的实施方式，内筒20的外筒壁上开设有与容置腔21连通的出气口，出气口处安装有通断阀门22，当密封机构40封闭容置腔21后，通过通断阀门22控制容置腔21与外部的连通和隔断。通断阀门22在页岩气及岩心保压密封取样装置100使用过程中处于隔断状态，其作用在于页岩气及岩心保压密封取样装置100到达地表时导通内筒20的容置腔21，便于取气分析；

进一步的，通断阀门22为电磁阀且与控制部件60电连接。

在本发明一个可选的实施方式中，钻取机构30为一环形钻头31，用于钻取岩心，该环形钻头31设于外筒10的底端，使用时，外筒10与钻杆前端连接并能在钻杆的带下转动，当环形钻头31达到取样位置后，启动钻井设备，钻杆带动外筒10和环形钻头31，环形钻头31在储层内旋进，形成柱状的岩心，同时，随着外筒10的下行，岩心进入至外筒10的工作腔11中，当岩心达到内筒20的下端后，安装在内筒20下端的截取机构50对岩心进行清理和截断。环形钻头31的具体结构可以采用现有的钻头结构，在此不进行赘述。

在本发明一个可选的实施方式中，截取机构50包括取样筒51、清理刀具52、截取刀具53和升降组件54，取样筒51具有一开口向下的取样腔511，清理刀具52安装在取样腔511的顶端，截取刀具53安装在取样腔511的底端，升降组件54安装在容置腔21内并能驱动取样筒51上升和下降。截取机构50用于对岩心进行截取，具体的，截取岩心样品时，升降组件54驱动取样筒51向下移动至取样筒51的底端向下凸伸出容置腔21，被钻取机构30钻取的岩心进入取样筒51的取样腔511内，位于取样腔511顶端的清理刀具52对岩心的上端部进行切削，以将岩心上端部受污染的部分去除，位于取样腔511底端的截取刀具53用于对岩心的下端部进行截断，以使进入取样腔511内的岩心与井下岩心分离，达到截取岩心样品的效果，升降组件54用于将取样筒51向上提升至内筒的容置腔21中。

截取机构50主要实现取样岩心的上端部清除和下端部截断功能，通常认为取样岩心的上端部受污染较严重，为了保证后续含气量分析的准确性。

在该实施方式一个可选的例子中，清理刀具52包括安装板521、弹性元件522和多个清理刀片523，安装板521水平设置且安装板的外缘与取样筒51的侧壁滑动配合，弹性元件522的一端与取样筒51的顶壁固定连接，弹性元件522的另一端与安装板521的上板面固定连接，多个清理刀片523安装在安装板521的下板面，各清理刀片523的刀刃朝下设置。由于取样筒51与内筒20仅存在上下移动自由度，因此在内筒20随外筒10旋转时，清理刀具52也处于旋转状态，多个清理刀片523接触到岩心的上端部，逐步对岩心上端部进行切削作用，从而保证了受污染部分的去除。

进一步的，清理刀具52还包括用于测量安装板521位置的位移传感器524，位移传感器524安装在取样筒51的顶壁上，位移传感器524与控制部件电连接。位移传感器524用于测量弹性元件522的压缩量，当弹性元件522的压缩量达到设置值时，即表明取样筒51中的岩心已足量，此时控制部件控制截取刀具53将岩心截断，形成预定长度的岩心样品。

优选的，弹性元件522为弹簧，安装板521的上板面上还设有向上凸出导向柱，弹簧套设在导向柱外。

优选的，各清理刀片523沿取样筒51的径向设置，多个清理刀片523沿取样筒51的周向均布，且各清理刀片523的刀刃倾斜设置，当安装板521随取样筒51一同转动时，各清理刀片523的刀刃形成的切削面呈倒锥形。

在该实施方式一个可选的例子中，截取刀具53包括截取驱动机构和多个截取刀片531、多个截取刀片531沿取样筒51的周向均布，各截取刀片531水平设置，各截取刀片531的一端与取样筒51的底端铰接，各截取刀片531的另一端在截取驱动机构的带动下绕铰接点水平转动，进而打开和封闭取样腔511，各截取刀片531的刀刃设置在其朝向取样筒51中心的一侧。

进一步的，各截取刀片531分别通过铰接部件安装在取样筒51上，铰接部件包括转轴532和两个安装座533，两个安装座533分别固定设置在取样筒51其底端的外壁上，两个安装座533上下间隔设置，转轴532竖直设置且转轴532的两端分别能转动地安装在两个安装座533，转轴532的底端贯穿位于下方的安装座533并与截取刀片531固定连接。采用上述结构，转轴532转动时，便可以带动与其固接的截取刀片531。

进一步的，截取驱动组件包括截取电机534、传动链535和多个传动齿轮536，多个传动齿轮536一一对应地套设在多个转轴532上，且传动齿轮536与转轴532的固定连接，传动链535张紧在多个传动齿轮536外并与各传动齿轮相啮合，截取电机534固定安装在取样筒51的外壁上，且该截取电机534的输出端与一个转轴532相连接，截取电机534与控制部件电连接。多个截取刀片531处于两种状态，当岩心柱未到达设置值时，截取刀片531处于打开状态，形成取样通道，以便岩心通过；当岩心柱到达设定值时，截取电机534启动后带动与其连接的转轴532转动，转轴532带动截取刀片531转动，同时，通过相互啮合的传动链535和多个传动齿轮536实现多个转轴532同步转动，进而使多个截取刀片531的实现同步转动，截取刀片531朝向取样筒51的中心转动对岩心进行截断，截断岩心后截取电机534停止转动，多个截取刀片531停留在被截断的岩心下方，能够在取样腔511下端形成较完整的“托盘”，有效提升截取岩心的存储能力。

在一个可选的例子中，取样筒51底端安装有四个截取刀片531，四个截取刀片531沿取样筒51的周向均布。

优选的，各截取刀片531的刀刃呈圆弧形，四个截取刀片531闭合时，各截取刀片531的刀刃对位配合配合形成较完整的“托盘”。

需要说明的是，截取刀片531可采用多种形状，只要多个截取刀片531闭合时能形成“托盘”，多个截取刀片531打开后能形成取样通道即可，并不涉及密封；同样的，截取刀片531的刀刃也可以采用多种形状，能够截断岩心即可。

在本发明一个可选的实施方式中，升降组件54包括升降螺母542、升降丝杆543和升降电机544，升降丝杆543竖直设置，且升降丝杆543的两端分别通过升降丝杆安装座545能转动地安装在内筒20的内壁上，升降丝杆543的顶端向上贯穿对应升降丝杆安装座545并与升降电机544相连接，升降电机544固定安装在内筒20的内壁上，升降螺母542套设在升降丝杆543外并与升降丝杆543螺纹配合，升降螺母542与取样筒51的外壁固定连接，升降电机544带动升降丝杆543转动，升降丝杆543与升降螺母542构成滚珠丝杆副，实现升降螺母542的上下移动，也就实现了与升降螺母542固定连接的取样筒51的上下移动。

在一个可选的例子中，升降丝杆543的端部通过轴承安装在升降丝杆安装座545上。

进一步的，轴承上还设置有轴承承压圈，以进一步保证丝杆的正常使用。

在一个可选的例子中，升降电机544为步进电机并通过联轴器与升降丝杆543相连接。

在一个可选的例子中，升降组件54还包括至少一个导向部件，该导向部件包括导轨541和限位凸起546，导轨541沿竖直方向设置并固设在内筒20的内壁上，限位凸起546固设在取样筒51的外壁上并插入导轨541内，限位凸起546与导轨541滑动配合构成移动副，以保证取样筒51仅能上下移动。

优选的，升降组件54包括三个导向部件，三个导向部件沿内筒20的周向均布。

升降组件54的主要作用是将已截取岩心样品的截取机构50整体提升至内筒20的容置腔21中，这样，位于取样筒51中的岩心样品也就随之提升至容置腔21中，便于对容置腔21后续的封闭。

在本发明一个可选的实施方式中，密封机构40包括能够打开和关闭容置腔21顶端开口的密封盖部件41。

在一个可选例子中，密封盖部件41包括密封盖本体411、下移机构412和翻转机构413，密封盖本体411竖直设置，密封盖本体411通过下移机构412能上下移动地安装在内筒20的外壁上，在密封盖本体411下移至预定位置后，翻转机构413驱动密封盖本体411旋转至水平状态，处于水平状态的密封盖本体411与内筒20底端密封配合，进而将容置腔21的底端封闭。即密封盖本体411有两种状态，一种是取样岩心未到达容置腔21内时，密封盖本体411处于内筒20的外侧；另一种是取样岩心到达容置腔21内时，密封盖本体411由控制部件60输出动作指令，由下移机构412和翻转机构413驱动完成封堵容置腔21下端开口的动作，从而实现密封功能。

优选的，密封盖本体411上还设置有与内筒20对位配合的迷宫结构，以进一步保证对容置腔21的封闭作用。

在一个可选的例子中，下移机构412包括导向滑轨4121、下移丝杆4122、移动块4123和下移电机4124，下移丝杆4122竖直设置，且下移丝杆4122的两端分别通过下移丝杆安装座4125能转动地安装在内筒20的外壁上，下移丝杆4122的顶端向上贯穿对应下移丝杆安装座4125并与下移电机4124相连接，下移电机4124固定安装在内筒20的外壁上，导向滑轨4121竖直设置在内筒20的外壁上并与下移丝杆4122对位配合，移动块4123的一端插入导向滑轨4121内并与导向滑轨4121滑动配合，移动块4123的另一端套设在下移丝杆4122外并与下移丝杆4122螺纹配合，下移电机4124带动下移丝杆4122转动，下移丝杆4122与移动块4123构成滚珠丝杆副，实现移动块4123的上下移动，密封盖本体411的顶端铰接在移动块上并能在移动块4123的带动下向下移动。

在一个可选的例子中，翻转机构413包括直线电机4131、连接杆4132和导向杆4133，直线电机4131固设在移动块4123的上端，连接杆4132竖直设置，连接杆4132的顶端贯穿移动块4123并与翻转电机相连接，连接杆4132与移动块滑动配合并在直线电机的驱动下上下移动，导向杆4133的顶端与连接杆4132的底端铰接，导向杆4133的底端与密封盖本体411的底端铰接，导向杆4133为朝向密封盖本体411弯曲的弧形杆。

当岩心样品到达容置腔21内时，下移电机4124控制移动块4123向下运动至底部，此时直线电机4131动作，通过连接杆4132向导向杆4133传递向下的作用力，由于导向杆4133是曲形的，密封盖本体411受力绕其顶端的铰接点转动，完成容置腔21下端开口的功能。

在一个可选的例子中，密封盖本体411上开设有与内筒20对位配合的灌胶槽，内筒20的外壁上设置有用于向灌胶槽内灌注密封胶体的灌胶部件42。密封胶体在灌胶槽内凝固，进一步封闭密封盖本体411和内筒20之间的缝隙，保证密封盖本体411对容置腔21底端开口的密封。

在一个可选的例子中，灌胶部件42包括安装架421、驱动机构422、储胶罐423、注胶头424、活塞425和注胶阀426，内筒20的外壁上具有一圈径向凸出的安装凸台，安装架421通过驱动机构422能移动地安装在上述安装凸台上，储胶罐423、注胶头424、注胶阀426均安装在安装架421上，储胶罐423、注胶阀426和注胶头424依次连接，活塞425设置在储胶罐423内并将将储胶罐423中的密封胶体通过注胶阀426和注胶头424注入灌胶槽中，安装架421在驱动机构422的带动下绕内筒20的周向转动一圈，密封胶体便可将密封胶体注满灌胶槽。

在一个可选的例子中，灌胶部件42还包括直线电机427，直线电机427用于活塞移动，且直线电机427与控制部件电连接。

在一个可选的例子中，密封胶体为光敏密封胶，安装凸台下方设置用灯带428，在注胶完成后，灯带428发光，使得光密胶快速固化，进而快速实现密封盖本体411与内筒20筒壁之间的密封，灯带428也与控制部件电连接。

在一个可选的例子中，驱动机构422包括驱动电机4221、主动轮4222、从动轮4223和导向轮4224，主动轮4222和从动轮4223分别设置在安装凸台的上端面和下端面并分别与上端面和下端面滚动配合，主动轮4222和从动轮4223分别能转动地安装在安装架421上，且主动轮4222的转动轴和从动轮4223的转动轴平行设置，导向轮4224设置在主动轮4222和内筒20的外壁之间，导向轮4224与主动轮4222的转动轴固定连接并与内筒20的外壁滚动配合，驱动电机4221固定设置在安装架421上并驱动主动轮4222转动。

在一个可选的例子中，安装凸台的上端面开设有移动环槽，主动轮4222在移动环槽内滚动，以防止驱动机构422脱离安装凸台

在一个可选的例子中内筒20的外壁上开设有与导向轮4224对位配合到导向环槽。

在控制部件60的控制下，驱动电机4221接收指令转动，通过齿轮啮合作用带动主动轮4222的转动轴转动，进而带动主动轮4222在移动槽内运动，为了保障运动的可靠性，安装凸台的下端面设置了从动轮4223，以及在内筒20的外壁上设置了导向环槽，导向轮4224在导向环槽内转动，导向环槽和导向轮4224共同作用保障了整个运动过程的顺畅。在驱动机构422驱动安装架421沿内筒20周向运动过程中，直线电机427带动活塞425上下移动，将储胶罐423中的光敏胶通过注胶阀426和注胶头424注入密封盖本体411的灌胶槽中，其中注胶阀426可以控制注胶量和通断，在注胶完成后，灯带428上电发光，使得光敏胶快速固化，实现了密封盖本体411和内筒20筒壁之间的密封。

在本发明一个可选的实施方式中，工作腔11内还安装有保护部件70，保护部件70设置在工作腔底端的开口处，用于保护岩心。

在一个可选的例子中，保护部件70包括左半套筒78和右半套筒72，左半套筒78和右半套筒72左右对称设置，且左半套筒78和右半套筒72分别通过安装结构安装在工作腔内，各安装结构包括直线电机75、电机座76、推块77、压块79、压力弹簧73和存储盒71，在钻取机构30向下运动时，切割出取样岩心并向工作腔11内部前进，通常现有的取样装置对岩层破坏较大，如果取样岩心确实保护措施，极易出现破碎、断裂等情况，影响后续截取等操作，因此保护部件70的作用在于在取样岩心的外表面覆盖一层套筒，以保证取样过程中，岩心的完整性。保护部件70通过安装平台74与外筒10固连，直线电机75上电时，带动推块77先向外侧移动，存储盒71中的左半套筒78、右半套筒72在压力弹簧的作用下，向下运动至安装平台74上，特别的，存储盒71与对应的左半套筒78、右半套筒72间存在导轨，可以保证运动过程的顺畅。此时直线电机75向内推动，推块77推动左半套筒78、右半套筒72沿着安装平台74上导轨向内运动并对接，且阻止了其余套筒向下运动，左半套筒78和右半套筒72两侧分布有定位销和定位孔，在电机的推动作用下，左半套筒78和右半套筒72稳固连接成为一体，特别的，存储盒71可根据取样岩心的设定值改变左半套筒78和右半套筒72的数量，以适应不同的取样长度。完成一组套筒后，直线电机75向外移动，带动推块77向外移动，存储盒71下端开放，依次完成其他套筒组的对接，实现了对取样岩心的保护功能。

本发明提出的岩气及岩心保压密封取样装置100由钻井设备送至取样储层后，依次完成对储层的取样、保护、截断、上提和密封功能。

其中，保护部件70可以保证脆性储层在取样过程中的完整性，截取机构50可以对取样岩心进行污染部分清理和截断功能，截取机构50还能提升至内筒20的容置腔21内，密封机构40可以结合机械密封和灌胶密封实现对容置腔的密封的有效性。

使用本发明提出的岩气及岩心保压密封取样装置可以直接同时测试页岩中吸附气和游离气含量，适用于采用保压取心技术的钻井现场测试。

同时，本发明提出的岩气及岩心保压密封取样装置该套装置中各功能组件连接合理，布局美观，有效提高取样装置的空间利用率、便于检修维护。

针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。

Claims (10)

1.一种页岩气及岩心保压密封取样装置，其特征在于，该页岩气及岩心保压密封取样装置包括：

外筒，具有一开口向下的工作腔，所述外筒的底端安装有用于钻取岩心的钻取机构；

内筒，固定设置在所述工作腔内并与所述外筒同轴设置，所述内筒内部中空并形成有容置腔，所述容置腔顶端封闭，所述容置腔的底端开放，所述内筒的底端安装有用于封闭所述容置腔的密封机构和用于截取岩心的截取机构；

控制部件，分别与所述钻取机构、所述密封机构和所述截取机构电连接。

2.如权利要求1所述的页岩气及岩心保压密封取样装置，其特征在于，所述内筒的外筒壁上开设有与所述容置腔连通的出气口，所述出气口处设置有通断阀门，所述通断阀门与所述控制部件电连接。

3.如权利要求1所述的页岩气及岩心保压密封取样装置，其特征在于，所述钻取机构为设置在所述外筒的底端的一环形钻头。

4.如权利要求1所述的页岩气及岩心保压密封取样装置，其特征在于，所述截取机构包括取样筒、清理刀具、截取刀具和升降组件，所述取样筒具有一开口向下的取样腔，所述清理刀具安装在所述取样腔的顶端，所述截取刀具安装在所述取样腔的底端，所述升降组件安装在所述容置腔内并能驱动所述取样筒上升和下降。

5.如权利要求4所述的页岩气及岩心保压密封取样装置，其特征在于，所述清理刀具包括安装板、弹性元件和多个清理刀片，所述安装板水平设置且所述安装板的外缘与所述取样筒的内侧壁滑动配合，所述弹性元件的一端与所述取样筒的顶壁固定连接，所述弹性元件的另一端与所述安装板的上板面固定连接，多个所述清理刀片安装在所述安装板的下板面，各所述清理刀片的刀刃朝下设置。

6.如权利要求1所述页岩气及岩心保压密封取样装置，其特征在于，所述密封机构包括能够打开和关闭所述容置腔的密封盖部件。

7.如权利要求6所述的页岩气及岩心保压密封取样装置，其特征在于，所述密封盖部件包括密封盖本体、下移机构和翻转机构，所述密封盖本体竖直设置，且所述密封盖本体通过所述下移机构能上下移动地安装在所述内筒的外壁上，在所述密封盖本体下移至预定位置后，所述翻转机构驱动所述密封盖本体旋转至水平状态，处于水平状态的所述密封盖本体与所述内筒底端密封配合并封闭所述容置腔。

8.如权利要求6所述的页岩气及岩心保压密封取样装置，其特征在于，所述密封盖本体上开设有与所述内筒对位配合的灌胶槽，所述内筒的外壁上设置有用于向所述灌胶槽内灌注密封胶的灌胶部件。

9.如权利要求1所述的页岩气及岩心保压密封取样装置，其特征在于，所述工作腔内还安装有保护部件，所述保护部件设置在所述工作腔底端的开口处，用于保护岩心。

10.一种页岩气及岩心保压密封取样方法，利用如权利要求1至9中任意一项所述的页岩气及岩心保压密封取样装置，其特征在于，利用所述钻取机构钻取岩心，通过所述截取机构对钻取的所述岩心进行截取进而获得预定长度的岩心样品并将所述岩心样品移动至所述内筒的所述容置腔中，通过所述密封机构密封所述容置腔。

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