CN207610873U - 一种页岩取样装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种页岩取样装置，包括控制器、射流切割喷头、用于对射流切割喷头进行切割路径设置的输入模块，以及用于向射流切割喷头提供磨料浆的供料组件，所述射流切割喷头设于所述待取样页岩的上方；所述输入模块用于向控制器输入切割路径参数；所述控制器根据所述切割路径参数控制射流切割喷头动作；所述供料组件与射流切割喷头连接。本实用新型具有页岩取芯成功率高、取芯效率高等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及页岩取样领域，尤其涉及一种页岩取样装置。
背景技术
在石油领域，为研究和了解地下地质和矿产的物理或力学等特性参数，需获取不同规格的柱状岩心进行测试。目前，柱状岩心主要采用岩心钻取机获取，其对于常规砂岩、块状泥岩钻取效果好、钻取成功率高。但对于地层层理性强、微裂缝多的非常规页岩，采用现有的岩心钻取方式极易导致页岩沿地层层理、微裂缝发生断裂，造成岩芯取芯成功率低。同时，由于岩心钻取机震动大，其进一步加大了页岩裂缝的产生，使得更容易发生页岩断裂；且现有的岩心钻取方式在取芯时通常采用清水作为冷却介质，而页岩中含有大量的黏土矿物，黏土矿物遇水后易发生水化作用，使得页岩膨胀破坏，容易导致取芯失败的发生。因此，采用现有的岩心钻取装置钻取非常规页岩的岩芯进行实验测试，实验误差大、特性参数精确性低，导致无法保证实验研究的顺利进行。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种页岩取芯成功率高、取芯效率高的页岩取样装置。
为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：
一种页岩取样装置，包括控制器、射流切割喷头、用于对射流切割喷头进行切割路径设置的输入模块，以及用于向射流切割喷头提供磨料浆的供料组件，所述射流切割喷头设于所述待取样页岩的上方；所述输入模块用于向控制器输入切割路径参数；所述控制器根据所述切割路径参数控制射流切割喷头动作；所述供料组件与射流切割喷头连接。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述供料组件包括向射流切割喷头输送高压流体的供液罐，以及用于提供高压流体输送动力的增压部件，所述供液罐通过增压部件与射流切割喷头连接。
所述增压部件与射流切割喷头之间设有用于控制高压流体输送速度及流量的第一控制阀，所述控制器与第一控制阀连接。
所述供料组件提供的高压流体为避免页岩水化膨胀的矿物油。
所述供料组件还包括用于向切割射流喷头输送磨料的磨料储料罐，所述磨料储料罐与射流切割喷头连接。
所述磨料储料罐与射流切割喷头之间设有用于控制磨料输送速度及流量的第二控制阀，所述控制器与第二控制阀连接。
所述磨料储料罐提供的磨料为40～100目的石英砂。
所述射流切割喷头内设有供高压流体与磨料混合的混合腔，所述射流切割喷头上设有与所述供液罐连通的进液口，以及与所述磨料储料罐连通的磨料进料口，所述进液口的中心线与所述磨料进料口的中心线相交，且相交点位于所述混合腔内。
所述进液口设于所述射流切割喷头的顶端，所述磨料进料口设于所述射流切割喷头的侧壁。
还包括用于检测射流切割喷头射流速度的检测件，所述检测件与控制器连接，所述检测件将所述射流速度发送给所述控制器，以便所述控制器根据所述射流速度值判断是否启动射流切割喷头；所述控制器构造成当射流速度值大于250m/s 时向射流切割喷头发出启动信号，以使射流切割喷头按切割路径动作。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
本实用新型页岩取样装置采用射流切割喷头及供料组件组合的形式，射流切割喷头通过供料组件提供的磨料浆对页岩进行射流切割，由于高压流体与磨料混合的磨料浆具有优良的破碎、切割和磨蚀能力，其使得对地层层理性强、微裂缝多的非常规页岩进行切割时页岩不会产生断裂；且射流冲刷不会对页岩产生机械震动，进一步避免了页岩裂缝现象的发生，其保证了页岩取芯的成功率，避免了后续实验误差大、可靠性低的问题，为页岩实验的顺利进行提供了保证。同时，射流切割喷头设于待取样页岩的上方，供料组件与射流切割喷头连接，其简化了取样结构，结构紧凑，且切割破岩效率高、施工成本低。
本实用新型设置有控制器及输入模块，输入模块用于向控制器输入切割路径参数；控制器根据切割路径参数控制射流切割喷头动作，其使得射流取样过程可通过自动运行及自动控制的方式实现，避免了人工操作误差大、效率低的问题，其操作方便快捷，且保证了射流取芯的可靠性及精准性。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：
图1是本实用新型的结构示意图。
图中各标号表示：
1、控制器；2、射流切割喷头；21、进液口；22、磨料进料口；3、输入模块；4、供料组件；41、供液罐；42、增压部件；43、磨料储料罐；5、待取样页岩；6、第一控制阀；7、第二控制阀；8、页岩夹紧件；9、切割平台。
具体实施方式
下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。
如图1所示，本实施例的页岩取样装置，包括控制器1、射流切割喷头2、输入模块3及供料组件4。其中，射流切割喷头2设于待取样页岩5的上方，其简化了取样结构，结构紧凑，且切割破岩效率高、施工成本低。输入模块3用于向控制器1输入切割路径参数，对射流切割喷头2进行切割路径设置；控制器1 根据切割路径参数控制射流切割喷头2动作；供料组件4与射流切割喷头2连接，用于向射流切割喷头2提供磨料浆。
本实用新型页岩取样装置采用射流切割喷头2及供料组件4组合的形式，射流切割喷头2通过供料组件4提供的磨料浆对待取样页岩5进行射流切割，由于高压流体与磨料混合的磨料浆具有优良的破碎、切割和磨蚀能力，其使得对地层层理性强、微裂缝多的非常规页岩进行切割时页岩不会产生断裂；且射流冲刷不会对页岩产生机械震动，进一步避免了页岩裂缝现象的发生，其保证了页岩取芯的成功率，避免了后续实验误差大、可靠性低的问题，为页岩实验的顺利进行提供了保证。同时，本实用新型设置有控制器1及输入模块3，输入模块3用于向控制器1输入切割路径参数；控制器1根据切割路径参数控制射流切割喷头2动作，其使得射流取样过程可通过自动运行及自动控制的方式实现，避免了人工操作误差大、效率低的问题，其操作方便快捷，且保证了射流取芯的可靠性及精准性。
本实施例中，供料组件包括供液罐41及增压部件42。其中，供液罐41向射流切割喷头2输送高压流体，增压部件42提供高压流体输送动力，供液罐41通过增压部件42与射流切割喷头2连接。其结构简单、保证了高压流体顺利输送至切割射流喷头。本实施例中，供料组件提供的高压流体为避免页岩水化膨胀的矿物油，其可有效保护页岩的原始状态，避免传统水冷钻取时岩样遇水水化破坏的现象，保证了取芯成功率。本实施例中，增压部件42为液压泵。
本实施例中，供料组件还包括磨料储料罐43，磨料储料罐43与射流切割喷头2连接，用于向切割射流喷头输送磨料。本实施例中，磨料储料罐43提供的磨料为40～100目的石英砂，其大幅度提高了高速流体的切割破碎能力。
本实施例中，增压部件与射流切割喷头2之间设有第一控制阀6，控制器1 与第一控制阀6连接，第一控制阀6通过控制器1控制高压流体的输送速度及流量，以实现高压流体输送流量及速度的自动控制调整。本实施例中，磨料储料罐 43与射流切割喷头2之间第二控制阀7，控制器1与第二控制阀7连接，第二控制阀7通过控制器1控制磨料的输送速度及流量，以实现磨料输送流量及速度的自动控制。采用第一控制阀6及第二控制阀7使得高压流体及磨料的配比可调，保证了页岩射流切割的可靠高效运行。本实施例中，控制器1与增压部件42连接，用于调整控制增压部件42的高压流体输送动力。
本实施例中，射流切割喷头2内设有供高压流体与磨料混合的混合腔，射流切割喷头2上设有进液口21及磨料进料口22，进液口21与供液罐41连通；磨料进料口22与磨料储料罐43连通，进液口21的中心线与磨料进料口22的中心线相交，且相交点位于混合腔内。其使得高压流体及磨料汇聚在混合腔内的同一点并形成磨料水射流喷射，其避免了磨料对喷头内部结构的磨损和卡滞，其破碎效果好。
本实施例中，进液口21设于射流切割喷头2的顶端，磨料进料口22设于射流切割喷头2的侧壁。在其他实施例中，也可进液口21设于射流切割喷头2的侧壁，磨料进料口22设于射流切割喷头2的顶端。
本实施例中，页岩取样装置还包括用于检测射流切割喷头2的射流速度的检测件，检测件与控制器1连接，检测件将射流速度发送给控制器1，以便控制器1根据射流速度值判断是否启动射流切割喷头2；当射流速度值大于250m/s时，控制器1向射流切割喷头2发出启动信号，射流切割喷头2按切割路径动作。其实现了页岩取样的自动化控制、取样效率及准确性高。本实施例中，射流切割喷头2的切割路径为圆形，圆形直径为1.英寸或1.5英寸。
本实施例中，待取样页岩5设于一切割平台9上，待取样页岩5的两端设有页岩夹紧件8，页岩夹紧件8夹紧待取样页岩5，其使得待取样页岩5可有效定位，保证了页岩取样的顺利进行。
本实施例中，页岩取样装置的具体操作方法为：将待取样页岩5置于切割平台9上，并用页岩夹紧件8夹紧；在输入模块3设置切割路径参数；启动射流切割喷头2及供料组件4，当射流切割喷头2的射流速度达到250m/s时，射流切割喷头2按切割路径动作，进行页岩取样。
虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (10)
1.一种页岩取样装置，其特征在于，包括控制器、射流切割喷头、用于对射流切割喷头进行切割路径设置的输入模块，以及用于向射流切割喷头提供磨料浆的供料组件，所述射流切割喷头设于所述待取样页岩的上方；所述输入模块用于向控制器输入切割路径参数；所述控制器根据所述切割路径参数控制射流切割喷头动作；所述供料组件与射流切割喷头连接。
2.根据权利要求1所述的页岩取样装置，其特征在于，所述供料组件包括向射流切割喷头输送高压流体的供液罐，以及用于提供高压流体输送动力的增压部件，所述供液罐通过增压部件与射流切割喷头连接。
3.根据权利要求2所述的页岩取样装置，其特征在于，所述增压部件与射流切割喷头之间设有用于控制高压流体输送速度及流量的第一控制阀，所述控制器与第一控制阀连接。
4.根据权利要求2所述的页岩取样装置，其特征在于，所述供料组件提供的高压流体为避免页岩水化膨胀的矿物油。
5.根据权利要求2至4任意一项所述的页岩取样装置，其特征在于，所述供料组件还包括用于向切割射流喷头输送磨料的磨料储料罐，所述磨料储料罐与射流切割喷头连接。
6.根据权利要求5所述的页岩取样装置，其特征在于，所述磨料储料罐与射流切割喷头之间设有用于控制磨料输送速度及流量的第二控制阀，所述控制器与第二控制阀连接。
7.根据权利要求5所述的页岩取样装置，其特征在于，所述磨料储料罐提供的磨料为40～100目的石英砂。
8.根据权利要求5所述的页岩取样装置，其特征在于，所述射流切割喷头内设有供高压流体与磨料混合的混合腔，所述射流切割喷头上设有与所述供液罐连通的进液口，以及与所述磨料储料罐连通的磨料进料口，所述进液口的中心线与所述磨料进料口的中心线相交，且相交点位于所述混合腔内。
9.根据权利要求8所述的页岩取样装置，其特征在于，所述进液口设于所述射流切割喷头的顶端，所述磨料进料口设于所述射流切割喷头的侧壁。
10.根据权利要求1至4任意一项所述的页岩取样装置，其特征在于，还包括用于检测射流切割喷头射流速度的检测件，所述检测件与控制器连接，所述检测件将所述射流速度发送给所述控制器，以便所述控制器根据所述射流速度值判断是否启动射流切割喷头；所述控制器构造成当射流速度值大于250m/s时向射流切割喷头发出启动信号，以使射流切割喷头按切割路径动作。
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| CN201721529301.9U CN207610873U (zh) | 2017-11-15 | 2017-11-15 | 一种页岩取样装置 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN112025557A (zh) * | 2019-06-03 | 2020-12-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种用于切割岩样的装置 |
| CN114152514A (zh) * | 2020-09-07 | 2022-03-08 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种高压水射流破岩实验装置 |
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2017
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| CN112025557B (zh) * | 2019-06-03 | 2021-09-10 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种用于切割岩样的装置 |
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