CN116296561A - 一种岩样提取装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩样提取装置，包括下井板，以及多个均匀设置在下井板上的取样组件，多个取样组件用于对不同深度的井区内的岩样进行采样操作，且每个取样组件用于对同一井区的上下两端进行取样操作；每个取样组件均包括设置在下井板上的异向提取筒，以及设置在异向提取筒之间的动力件，动力件带动异向提取筒朝着相反的方向做伸缩运动，以使得异向提取筒向外伸展时进行取样操作；本发明主要针对于对钻孔灌注桩形成的钻井内岩样进行取样操作，将多组取样组件集成在一个下井板上，可以实现对钻井内的多个井深区间进行同时取样操作，丰富取样的多样性，降低整个岩样提取装置的总重量，方便下井操作。

Description

一种岩样提取装置

技术领域

本发明涉及岩样取样技术领域，具体涉及一种岩样提取装置。

背景技术

岩样具体指进行野外地质工作时采集的岩石样品，观察描述岩心的岩性、矿物成分、结构组分、生物化石、沉积构造、产状、孔隙裂缝、各种次生变化、油气水外渗和含油气特征、以及画素描述图等方面的工作，岩样的观察描述是正确认识岩心的过程，是一项很细致的地质基础工作，既要全面观察，又要重点突出，对于含油气岩心的观察描述，应及时进行，以免油气逸散挥发而漏失资料。

在野外地质工作中，大多利用钻孔灌注桩进行钻井，然后通过提取采集钻井中的岩样（这里说的岩样具体指的是钻井返渣），通过对岩样的物理性质进行测试分析，来区分不同井深状态下的强风化岩样、中风化岩样和微风化岩样分布情况。

但是现有的钻井内岩样提取装置大多为单独操作方式，即根据需求依次将提取装置分别下井至不同的井深，多次提取采集钻井内的岩样，这种操作方式容易由于下井深度操作不当而造成的取样不准的问题，另外，单次下井操作只能实现对一个井深区间的单点采集操作，取样效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种岩样提取装置，以解决现有技术中由于下井深度操作不当而造成的取样不准的问题，另外，单次下井操作只能实现对一个井深区间的单点采集操作，取样效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明具体提供下述技术方案：

一种岩样提取装置，包括下井板，以及多个均匀设置在所述下井板上的取样组件，多个所述取样组件用于对不同深度的井区内的岩样进行采样操作，且每个所述取样组件用于对同一井区的上下两端进行取样操作；

其中，每个所述取样组件均包括设置在所述下井板上的异向提取筒，以及设置在所述异向提取筒之间的动力件，所述动力件带动所述异向提取筒朝着相反的方向做伸缩运动，以使得所述异向提取筒向外伸展时进行取样操作。

作为本发明的一种优选方案，所述异向提取筒包括设置在所述动力件上下位置的第一提取筒和第二提取筒，所述下井板的表面设有用于支撑所述第一提取筒和第二提取筒的卡扣板，所述第一提取筒和第二提取筒活动安装在所述卡扣板内并能够沿着所述卡扣板的长度方向自由活动。

作为本发明的一种优选方案，所述第一提取筒和第二提取筒为中空结构，且所述第一提取筒和第二提取筒的开口处设有锥形凿板，所述第一提取筒和第二提取筒的外表面设有螺纹凹槽，所述卡扣板的内壁上设有安插在所述螺纹凹槽内的挡块，所述第一提取筒和第二提取筒在所述动力件的带动下沿着所述卡扣板内部进行旋转式伸缩运动。

作为本发明的一种优选方案，所述卡扣板的内壁呈包裹在所述第一提取筒和第二提取筒的弧形状，且所述卡扣板的上下两端面分别设有U形开槽，所述动力件的工作轴在所述U形开槽内带动所述第一提取筒和第二提取筒做旋转式伸缩运动。

作为本发明的一种优选方案，所述动力件包括安装在所述下井板上的伺服电机，以及设置在所述伺服电机输出轴上的转动面板，所述转动面板的表面固定安装有两个处于同一直径方向的拉动杆，所述伺服电机旋转时利用所述拉动杆带动所述第一提取筒和第二提取筒分别沿着所述卡扣板的长度方向做旋转式伸缩运动；

所述拉动杆的另一端设有舌型开槽，所述第一提取筒和第二提取筒的端面分别设有限位凸起，所述拉动杆随着所述转动面板做圆周运动时利用所述舌型开槽与所述限位凸起的限位作用，带动所述第一提取筒和第二提取筒在所述卡扣板内做伸缩运动。

作为本发明的一种优选方案，所述限位凸起包括第一弹性块、第二弹性块以及设置在所述第一弹性块、第二弹性块之间的直向杆，所述第一弹性块和第二弹性块在不受力状态下的距离与所述拉动杆的厚度相同；

且所述舌型开槽的短径与所述直向杆的直径相同，所述限位凸起能够沿着所述舌型开槽内做圆周运动。

作为本发明的一种优选方案，所述第一弹性块和所述第二弹性块均包括固定安装在第一提取筒和第二提取筒端部的固定块，以及通过弹簧与所述固定块连接在一起的活动块，所述固定块与所述活动块之间设有包围在所述弹簧外侧的弹性橡胶块；

其中，所述第一弹性块的固定块与所述直向杆的一端固定安装，所述第二弹性块的固定块与所述直向杆的另一端螺纹咬合。

作为本发明的一种优选方案，所述活动块以及所述固定块的直径均小于所述卡扣板的内径，所述活动块以及所述固定块均能够在所述卡扣板的内壁包围区域内自由活动。

作为本发明的一种优选方案，所述第一提取筒和第二提取筒的长度不大于所述下井板的宽度，两组所述取样组件之间的间隔不小于所述拉动杆呈垂直状时超出所述卡扣板的长度。

作为本发明的一种优选方案，所述卡扣板的端部设有保护罩，所述保护罩从中心位置划分为多个橡胶块，所述第一提取筒和第二提取筒从多个所述橡胶块的包围区域做伸缩运动，且所述保护罩用于保护取样前的所述第一提取筒和第二提取筒的端头。

本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：

本发明主要针对于对钻孔灌注桩形成的钻井内岩样进行取样操作，将多组取样组件集成在一个下井板上，可以实现对钻井内的多个井深区间进行同时取样操作，也可以根据需求进行特定井深的取样工作，同时，在一个井深区间内可进行两点的取样工作，因此丰富取样的多样性。

另外，每组取样组件使用同一个动力件，即利用一个动力件同时完成两点式取样，因此减少了动力件的使用，降低整个岩样提取装置的总重量，方便下井操作，同时也能够满足对岩样提取的多覆盖性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施例提供的提取装置呈收缩状态的正面结构示意图；

图2为本发明实施例提供的提取装置呈外伸张状态的正面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的取样组件的侧剖结构示意图；

图4为本发明实施例提供的第一提取筒或第二提取筒的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的卡扣板的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的限位凸起的结构示意图。

图中的标号分别表示如下：

1-下井板；2-取样组件；3-锥形凿板；4-螺纹凹槽；5-挡块；6-U形开槽；7-限位凸起；8-固定块；9-弹簧；10-活动块；11-弹性橡胶块；12-保护罩；

21-异向提取筒；22-动力件；

211-第一提取筒；212-第二提取筒；213-卡扣板；

221-伺服电机；222-转动面板；223-拉动杆；224舌型开槽；

71-第一弹性块；72-第二弹性块；73-直向杆。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

如图1和图2所示，本发明提供了一种岩样提取装置，本实施方式主要针对于对钻孔灌注桩形成的钻井内岩样进行取样操作，钻孔灌注桩在钻井过程中，将对岩样进行一定的破碎，因此本实施方式中的取样操作无需对坚硬的岩样进行破碎处理，仅需要根据采样点数要求，对破碎的岩样进行收集取样。

因此本实施方式的提取装置具体包括下井板1，以及多个均匀设置在下井板1上的取样组件2，多个取样组件2用于对不同深度的井区内的岩样进行采样操作，且每个取样组件2用于对同一井区的上下两端进行取样操作。

其中，每个取样组件2均包括设置在下井板1上的异向提取筒21，以及设置在异向提取筒21之间的动力件22，动力件22带动异向提取筒21朝着相反的方向做伸缩运动，以使得异向提取筒21向外伸展时进行取样操作。

作为本实施方式的创新点，岩样鉴别方法：一般分强风化，中风化，微风化，强风化的比土硬，手捏易碎，中风化捏不碎，微风化的和石头差不多，而岩样在钻孔灌注桩的钻进过程中形成碎样，本实施方式主要对破碎的岩样进行采集工作，因此下井板1沿着钻孔灌注桩形成的钻井下移即可，下井板1主要作为取样组件2的承载板，其直径小于钻井的内径即可顺利下井操作。

取样组件2具有多个，沿着下井板1的长度方向均匀设置，每个取样组件2的安装位置对应一组井深区间，因此多个取样组件2可以对钻井内不同深度的岩样进行取样操作。

另外，在本实施方式中，每组取样组件2利用同一个动力件22带动异向提取筒21同时完成相反方向的取样工作，因此每组取样组件2完成对应井深区间的两个点的采样工作，因此本实施方式利用一个动力件22完成两个点的采样工作，使得结构安装更加紧凑，减少动力安装数量，降低岩样提取装置的总重量，方便下井操作。

具体的如图3所示，异向提取筒21包括设置在动力件22上下位置的第一提取筒211和第二提取筒212，下井板1的表面设有用于支撑第一提取筒211和第二提取筒212的卡扣板213，第一提取筒211和第二提取筒212活动安装在卡扣板213内并能够沿着卡扣板213的长度方向自由活动。

动力件22工作时，带动第一提取筒211和第二提取筒212沿着卡扣板213的长度方向自由活动，其中，第一提取筒211和第二提取筒212同步朝相反的方向移动，从而在第一提取筒211和第二提取筒212对应的井深区间内，完成两点的岩样提取工作。

如图4和图5所示，第一提取筒211和第二提取筒212完成岩样提取工作的实现结构为：第一提取筒211和第二提取筒212为中空结构，且第一提取筒211和第二提取筒212的开口处设有锥形凿板3，第一提取筒211和第二提取筒212的外表面设有螺纹凹槽4，卡扣板213的内壁上设有安插在螺纹凹槽4内的挡块5，第一提取筒211和第二提取筒212在动力件22的带动下沿着卡扣板213内部进行旋转式伸缩运动。

动力件22推动第一提取筒211和第二提取筒212同步朝向相反的方向移动，且第一提取筒211和第二提取筒212在移动过程中，通过挡块5与螺纹凹槽4的限位作用，使得第一提取筒211和第二提取筒212沿着卡扣板213内部进行旋转运动，因此锥形凿板3通过旋进的方式可以提高岩样采集的效率。

动力件22推动第一提取筒211和第二提取筒212沿着卡扣板213的长度方向自由活动的实现结构为：动力件22包括安装在下井板1上的伺服电机221，以及设置在伺服电机221输出轴上的转动面板222，转动面板222的表面固定安装有两个处于同一直径方向的拉动杆223，伺服电机221旋转时利用拉动杆223带动第一提取筒211和第二提取筒212分别沿着卡扣板213的长度方向做旋转式伸缩运动。

为了补偿第一提取筒211和第二提取筒212移动形成的水平距离，拉动杆223的另一端设有舌型开槽224，第一提取筒211和第二提取筒212的端面分别设有限位凸起7，具体如图3和图5所示，拉动杆223随着转动面板222做圆周运动时利用舌型开槽224与限位凸起7的限位作用，带动第一提取筒211和第二提取筒212在卡扣板213内做伸缩运动。

卡扣板213的结构具体如图5所示，卡扣板213的内壁呈包裹在第一提取筒211和第二提取筒212的弧形状，且卡扣板213的上下两端面分别设有U形开槽6，动力件22的工作轴，即拉动杆223在U形开槽6内带动第一提取筒211和第二提取筒212做旋转式伸缩运动。

伺服电机221旋转时利用拉动杆223带动第一提取筒211和第二提取筒212完成旋进工作的具体实现过程为：

伺服电机221正向旋转时，拉动杆223随之旋转，在旋转时，利用限位凸起7与舌型开槽224的限位作用，带动第一提取筒211和第二提取筒212在卡扣板213内做向外伸展运动，进而，第一提取筒211和第二提取筒212在挡块5与螺纹凹槽4的限位作用进行旋转操作。

而由于限位凸起7与舌型开槽224为活动限位方式，因此限位凸起7与舌型开槽224的安装方式并不会限制第一提取筒211和第二提取筒212的旋转运动，旋进状态下的第一提取筒211和第二提取筒212可以完成对破碎的岩样的提取工作。

伺服电机221反向旋转时，拉动杆223随之旋转，在旋转时，利用限位凸起7与舌型开槽224的限位作用，带动第一提取筒211和第二提取筒212在卡扣板213内做向内回缩运动，进而第一提取筒211和第二提取筒212内的岩样重新返回至卡扣板213内，完成对钻井内部的岩样采集工作。

根据上述可知，伺服电机221正反向旋转时，通过用限位凸起7与舌型开槽224的限位作用带动第一提取筒211和第二提取筒212进行伸缩运动，如果限位凸起7与拉动杆223的活动空间过小，则影响拉动杆223的旋转动作，如果限位凸起7与拉动杆223的活动空间过大，则影响拉动杆223第一提取筒211和第二提取筒212的连贯性移动，因此限位凸起7具有一定的缓冲功能时，可以保证第一提取筒211和第二提取筒212的连贯性移动。

如图6所示，限位凸起7包括第一弹性块71、第二弹性块72以及设置在第一弹性块71、第二弹性块72之间的直向杆73，第一弹性块71和第二弹性块72在不受力状态下的距离与拉动杆223的厚度相同，因此当拉动杆223正反向旋转时，第二弹性块72的弹性作用可以保证舌型开槽224沿着限位凸起7的顺利移动。

且舌型开槽224的短径与直向杆73的直径相同，限位凸起7能够沿着舌型开槽224内做圆周运动。

具体的，第一弹性块71和第二弹性块72均包括固定安装在第一提取筒211和第二提取筒212端部的固定块8，以及通过弹簧9与固定块8连接在一起的活动块10，固定块8与活动块10之间设有包围在弹簧9外侧的弹性橡胶块11。

其中，第一弹性块71的固定块8与直向杆73的一端固定安装，第二弹性块72的固定块8与直向杆73的另一端螺纹咬合。

将下井板1从钻井内拉出后，为了方便倒出第一提取筒211和第二提取筒212内提取的岩样，在本实施方式中，第二弹性块72的固定块8可以从直向杆73内拆卸，因此，拉动杆223可以从直向杆73上拆掉，方便直接拿出第一提取筒211和第二提取筒212，获取采集的不同井深的岩样。

进一步的，为了实现第一提取筒211和第二提取筒212能够在卡扣板213内进行伸缩运动，活动块10以及固定块8的直径均小于卡扣板213的内径，活动块10以及固定块8均能够在卡扣板213的内壁包围区域内自由活动。

第一提取筒211和第二提取筒212的长度不大于下井板1的宽度，两组取样组件2之间的间隔不小于拉动杆223呈垂直状时超出卡扣板213的长度。

作为另一个优选，在本实施方式中，在下井板1的下井和离井过程中，之所以将采集岩样的第一提取筒211和第二提取筒212设计为可伸缩状态，是为了使得收缩状态下的下井板1满足钻井的直径需求，从而方便下井操作，并且对第一提取筒211和第二提取筒212的采集头进行保护。

因此，为了实现双重保护，特在卡扣板213的端部设有保护罩12，如图5所示，保护罩12从中心位置划分为多个橡胶块，第一提取筒211和第二提取筒212从多个橡胶块的包围区域做伸缩运动，且保护罩12用于保护取样前的第一提取筒211和第二提取筒212的端头。

综上，进一步需要解释说明的是：由于钻孔过程中产生的岩样分为一般分强风化，中风化，微风化，强风化层岩样一般棱角不明显，多为次棱及次圆形，粒径一般5~12cm，硬度较低，矿物风化蚀变较强，多见石英及长石颗粒；中风化层岩样多为棱角形及刃角形，粒径3~8cm，硬度较高，矿物较新鲜；微风化的岩石硬度与石头的硬度相当，本实施方式中的提取装置的破碎功能比较低，但是可以对钻井过程中产生的岩样进行提取采样，即可以直接提取钻井破碎的岩样，而无需具备高强度的破碎性，因此用于采集岩样的提取筒无需具备破碎功能，仅用于收集钻井过程中产生的破碎后的岩样。

本实施方式将多组取样组件集成在一个下井板上，可以实现对钻井内的多个井深区间进行同时取样操作，也可以根据需求进行特定井深的取样工作，同时，在一个井深区间内可进行两点的取样工作，因此丰富取样的多样性。

另外，每组取样组件使用同一个动力件，即利用一个动力件同时完成两点式取样，因此减少了动力件的使用，降低整个岩样提取装置的总重量，方便下井操作，同时也能够满足对岩样提取的多覆盖性。

以上实施例仅为本申请的示例性实施例，不用于限制本申请，本申请的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本申请的实质和保护范围内，对本申请做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种岩样提取装置，其特征在于，

包括下井板（1），以及多个均匀设置在所述下井板（1）上的取样组件（2），多个所述取样组件（2）用于对不同深度的井区内的岩样进行采样操作，且每个所述取样组件（2）用于对同一井区的上下两端进行取样操作；

其中，每个所述取样组件（2）均包括设置在所述下井板（1）上的异向提取筒（21），以及设置在所述异向提取筒（21）之间的动力件（22），所述动力件（22）带动所述异向提取筒（21）朝着相反的方向做伸缩运动，以使得所述异向提取筒（21）向外伸展时进行取样操作。

2.根据权利要求1所述的一种岩样提取装置，其特征在于，

所述异向提取筒（21）包括设置在所述动力件（22）上下位置的第一提取筒（211）和第二提取筒（212），所述下井板（1）的表面设有用于支撑所述第一提取筒（211）和第二提取筒（212）的卡扣板（213），所述第一提取筒（211）和第二提取筒（212）活动安装在所述卡扣板（213）内并能够沿着所述卡扣板（213）的长度方向自由活动。

3.根据权利要求2所述的一种岩样提取装置，其特征在于，

所述第一提取筒（211）和第二提取筒（212）为中空结构，且所述第一提取筒（211）和第二提取筒（212）的开口处设有锥形凿板（3），所述第一提取筒（211）和第二提取筒（212）的外表面设有螺纹凹槽（4），所述卡扣板（213）的内壁上设有安插在所述螺纹凹槽（4）内的挡块（5），所述第一提取筒（211）和第二提取筒（212）在所述动力件（22）的带动下沿着所述卡扣板（213）内部进行旋转式伸缩运动。

4.根据权利要求3所述的一种岩样提取装置，其特征在于，

所述卡扣板（213）的内壁呈包裹在所述第一提取筒（211）和第二提取筒（212）的弧形状，且所述卡扣板（213）的上下两端面分别设有U形开槽（6），所述动力件（22）的工作轴在所述U形开槽（6）内带动所述第一提取筒（211）和第二提取筒（212）做旋转式伸缩运动。

5.根据权利要求2所述的一种岩样提取装置，其特征在于，

所述动力件（22）包括安装在所述下井板（1）上的伺服电机（221），以及设置在所述伺服电机（221）输出轴上的转动面板（222），所述转动面板（222）的表面固定安装有两个处于同一直径方向的拉动杆（223），所述伺服电机（221）旋转时利用所述拉动杆（223）带动所述第一提取筒（211）和第二提取筒（212）分别沿着所述卡扣板（213）的长度方向做旋转式伸缩运动；

所述拉动杆（223）的另一端设有舌型开槽（224），所述第一提取筒（211）和第二提取筒（212）的端面分别设有限位凸起（7），所述拉动杆（223）随着所述转动面板（222）做圆周运动时利用所述舌型开槽（224）与所述限位凸起（7）的限位作用，带动所述第一提取筒（211）和第二提取筒（212）在所述卡扣板（213）内做伸缩运动。

6.根据权利要求5所述的一种岩样提取装置，其特征在于，

所述限位凸起（7）包括第一弹性块（71）、第二弹性块（72）以及设置在所述第一弹性块（71）、第二弹性块（72）之间的直向杆（73），所述第一弹性块（71）和第二弹性块（72）在不受力状态下的距离与所述拉动杆（223）的厚度相同；

且所述舌型开槽（224）的短径与所述直向杆（73）的直径相同，所述限位凸起（7）能够沿着所述舌型开槽（224）内做圆周运动。

7.根据权利要求6所述的一种岩样提取装置，其特征在于，

所述第一弹性块（71）和所述第二弹性块（72）均包括固定安装在第一提取筒（211）和第二提取筒（212）端部的固定块（8），以及通过弹簧（9）与所述固定块（8）连接在一起的活动块（10），所述固定块（8）与所述活动块（10）之间设有包围在所述弹簧（9）外侧的弹性橡胶块（11）；

其中，所述第一弹性块（71）的固定块（8）与所述直向杆（73）的一端固定安装，所述第二弹性块（72）的固定块（8）与所述直向杆（73）的另一端螺纹咬合。

8.根据权利要求7所述的一种岩样提取装置，其特征在于，

所述活动块（10）以及所述固定块（8）的直径均小于所述卡扣板（213）的内径，所述活动块（10）以及所述固定块（8）均能够在所述卡扣板（213）的内壁包围区域内自由活动。

9.根据权利要求3所述的一种岩样提取装置，其特征在于，

所述第一提取筒（211）和第二提取筒（212）的长度不大于所述下井板（1）的宽度，两组所述取样组件（2）之间的间隔不小于所述拉动杆（223）呈垂直状时超出所述卡扣板（213）的长度。

10.根据权利要求3所述的一种岩样提取装置，其特征在于，

所述卡扣板（213）的端部设有保护罩（12），所述保护罩（12）从中心位置划分为多个橡胶块，所述第一提取筒（211）和第二提取筒（212）从多个所述橡胶块的包围区域做伸缩运动，且所述保护罩（12）用于保护取样前的所述第一提取筒（211）和第二提取筒（212）的端头。

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