原位岩芯移位舱及岩芯移位方法技术

原位岩芯移位舱及岩芯移位方法，包括储芯舱，储芯舱为中空腔体，储芯舱的左右两端分别与第一转接管、第二转接管相连，储芯舱内设置有岩芯室和支撑架，岩芯室为用于放置岩芯的中空腔体，支撑架的一端与岩芯室外壁固定连接，其另一端通过滑轮与储芯舱内壁相连,使得岩芯室能够在储芯舱内滑动，第二转接管的右端通过快速连接器与密封球阀相连，密封球阀在驱动机构作用下旋转以实现储芯舱的密封，密封球阀的右侧与转接头相连；第一转接管内设置有翻板阀及其驱动件，翻板阀与其驱动件相连，通过驱动件实现翻板阀的翻转，从而实现储芯舱的密封；储芯舱还与压力平衡控制单元及温度平衡控制单元相连；适用于进行各类保压取芯作业。

【技术实现步骤摘要】
原位岩芯移位舱及岩芯移位方法
本专利技术属于岩体原位力学研究领域，涉及一种具有保压保温功能的原位岩芯移位舱及岩芯移位方法。
技术介绍
持续、安全、绿色的能源供应是我国经济高速发展的基本保障。随着浅部资源的逐渐枯竭，资源开发不断走向地球深部，深部资源的开采成为新常态，因此，围绕提升深部资源获取能力而开展的基础理论研究已成为世界采矿强国的重要标志。对于深部煤岩特征的研究，现阶段研究手段均是利用取芯技术进行深部取样，进行室内试验分析研究。但由于采样需要经过现场采集及地面转运两个主要过程，历经时间长。而深部岩体的物理、化学稳定性都大大依赖于温度和压力状态，若取样器和转运设备不具备保温保压功能，样品的理化性质将在取样及地面转运过程中发生许多不可逆变化。此外，在实际操作中，不管取样管多么薄，也不管操作人员的取样技术多么熟练，贯入的取样器对原位的样品总会产生一些扰动；同样在岩芯转运的过程中，外部因素对转运设备的影响也会使岩芯的原位性大打折扣，因此原状样品实际上是不存在的，获得的只是形状低扰动的样品。因此，亟需一种岩芯移位舱及岩芯移位方法，能够在岩芯转运的过程中最大程度地保证岩芯的原位性，实现岩芯的带压保温转移，进而为深部基础理论的研究提供物质基础。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是为了克服在深部钻探取芯过程中现有的岩芯转运设备不能有效保证岩芯原位性的不足，提供一种原位岩芯移位舱及岩芯移位方法，可以使岩芯在取样后转运过程中一直处于带压状态，同时对岩芯进行实时保温，从最大程度上保证岩芯原位状态，进而使岩芯后处理测得的数据都是最接近原位状态的。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：原位岩芯移位舱，包括储芯舱，储芯舱为中空腔体，储芯舱的左右两端分别与第一转接管、第二转接管相连，储芯舱内设置有岩芯室和支撑架，岩芯室为用于放置岩芯的中空腔体，支撑架的一端与岩芯室外壁固定连接，其另一端通过滑轮与储芯舱内壁相连,使得岩芯室能够在储芯舱内滑动，第二转接管的右端通过快速连接器与密封球阀相连，密封球阀在驱动机构作用下旋转以实现储芯舱的密封，密封球阀的右侧与转接头相连；第一转接管内设置有翻板阀及其驱动件，翻板阀与其驱动件相连，通过驱动件实现翻板阀的翻转，从而实现储芯舱的密封；储芯舱还与压力平衡控制单元及温度平衡控制单元相连，压力平衡控制单元包括蓄能器以及用于监测储芯舱内压力值的压力表，蓄能器下端通过带有截止阀的液压管路与储芯舱相通；温度平衡控制单元包括电源、中央处理模块、辅热装置、冷却装置及温度传感器，电源分别与中央处理模块、辅热装置、冷却装置及温度传感器相连，中央处理模块分别与辅热装置、冷却装置及温度传感器相连，辅热装置均匀环设在岩芯室外壁，冷却装置用于降低储芯舱内的温度，温度传感器用于探测储芯舱内的温度；储芯舱的顶部和底部分别设置有进水口及出水口，进水口与出水口分别通过连接管与岩芯室相连，岩芯室内壁与放置于岩芯室的岩芯表面共同组成原位地层水储藏腔，在原位岩芯移位过程中，原位地层水储藏腔内充盈着原位地层水。转移舱前端的转接管内设置有翻板阀及与其相连的驱动机构；转移舱还与压力平衡控制单元相连，压力平衡控制单元包括安全阀、截止阀、蓄能器以及压力表，压力表与转移舱相连，蓄能器通过截止阀与转移舱相连，截止阀的又一端与安全阀相连，蓄能器用于对转移舱进行压力补偿。优选的，还包括后推拉杆，后推拉杆的一端与负压吸盘的顶端相连，通过将负压吸盘底端吸附在岩芯室内的岩芯上，在后推拉杆的作用下能够将岩芯从转移舱中拉出。优选的，还包括推杆及保真舱，保真舱的左端开设有与推杆相适配的开孔，推杆通过开孔与岩芯推挡器相连，保真舱的右端通过快速连接器与第一转接管的左端相连。优选的，还包括拉杆，拉杆的一端与负压吸盘的顶端相连，通过将负压吸盘底端吸附在岩芯室内的岩芯上，在拉杆的作用下能够将岩芯从储芯舱中拉出。具体的，储芯舱内壁涂覆有Promat纳米低碳绝热保温层，每个连接管包括两个端口管与中间的伸缩管。进一步的，保真舱右端内侧设置有翻板阀及其驱动件，翻板阀与其驱动件相连，通过驱动件实现翻板阀的翻转，从而实现保真舱的密封；在保真舱与储芯舱之间设置有密封垫圈，密封垫圈的材质为高分子耐压复合材料；还包括套在转接头上的转接头密封套。本专利技术解决其技术问题所采用的另一技术方案是：基于上述原位岩芯移位舱的岩芯移位方法，包括以下步骤：A.将装有原位保真岩芯的保真舱与储芯舱建立端对端的连接，同时将右端密封球阀通过转接管连接在储芯舱上，关闭密封球阀、进水口及出水口，打开储芯舱内的翻版阀；B.通过压力平衡控制单元、温度平衡控制单元分别向储芯舱内补压、调整温度，直至储芯舱内压力、温度与岩芯原位处相同，通过压力平衡控制单元保持岩芯外部压力；C.打开保真舱内的翻板阀，通过推杆将岩芯推入储芯舱的岩芯室，岩芯完全进入岩芯室后，关闭储芯舱左端翻板阀，封闭储芯舱；D.打开进水口，通过进水口向原位地层水贮藏腔内注入原位地层水，腔内注满原位地层水后关闭进水口实现封闭储芯舱，以便保持岩芯内部渗透压，进行岩芯后续保存或转移操作。优选的，还包括岩芯取出步骤，具体为，打开密封球阀，将与拉杆连接的负压吸盘吸附在岩芯上，将岩芯从岩芯室中拉取出来。进一步的，岩芯取出步骤前，还设置如下步骤：打开出水口，将储芯舱内的原位地层水通过出水口排出。具体的，步骤D中还包括随时根据压力表利用压力平衡控制单元调节储芯舱内压力，以及随时根据温度传感器利用温度平衡控制单元调节储芯舱内的温度。本专利技术的有益效果是：装置结构简单，易于操作，便于将各个小部件带入深井并就地组装，组装方式简单可靠，密封效果好；采用“外部压力平衡控制单元+原位地层水”二位一体的压力补偿方式实现岩芯全过程保压，其中外部压力平衡控制系统保持岩芯外部压力，原位地层水保持岩芯内部渗透压，渗透压可用于推算岩芯受力状态，使得岩芯在从深部岩体取样到保存、转运以及进行各种实验过程中尽量处于带压保温的原位状态，保证深部岩芯的原位性和保真性，充分实现对深部岩芯的保压保温，从而保证岩芯后处理测得的数据最接近原位状态；由于在储芯舱右端集成的密封球阀，在实现密封转移舱的同时，也可以与后部试验装置无缝衔接，在保证岩芯原位性的同时简化了试验过程；为分析岩芯应力储存环境、裂隙分布、声发射形态等提供了依据，且通过开展相关深部岩石力学基础理论研究为深部资源开采实践提供理论指导。本专利技术适用于进行各类保温保压取芯作业。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术中的储芯舱保存和转移保真岩芯的示意图；图3是本专利技术中将保真岩芯拉出的过程示意图；图4是本专利技术中的支撑架细节放大图；图5是本专利技术中出水口的细节放大图；图6是本专利技术中的储芯舱Ⅰ断面剖面图；图7是本专利技术中的岩芯室细节放大图；图8是本专利技术中的岩芯室剖面细节放大图。其中，1为推杆，2为岩芯推挡器，3为保真舱，4为翻板阀，5为弹簧，6为快速连接器，7为转接管，8为密封垫圈，9为支撑架，10为岩芯室，11为储芯舱，12为安全阀，13为三通截止阀，14为蓄能器，15为压力表，16为密封球阀，17为转接头密封套，18为压力平衡控制单元，19为负压吸盘，20为滑轮，21为拉杆，22为中央处理模块，23为岩芯，24为碳晶发热器，25为冷却装置，26为温度平衡控制单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.原位岩芯移位舱，其特征在于，包括储芯舱(11)，储芯舱(11)为中空腔体，储芯舱(11)的左右两端分别与第一转接管、第二转接管相连，储芯舱(11)内设置有岩芯室(10)和支撑架(9)，岩芯室(10)为用于放置岩芯(23)的中空腔体，支撑架(9)的一端与岩芯室(10)外壁固定连接，其另一端通过滑轮(20)与储芯舱(11)内壁相连,使得岩芯室(10)能够在储芯舱(11)内滑动，第二转接管的右端通过快速连接器(6)与密封球阀(16)相连，密封球阀(16)在驱动机构作用下旋转以实现储芯舱(11)的密封，密封球阀(16)的右侧与转接头相连；第一转接管内设置有翻板阀(4)及其驱动件，翻板阀(4)与其驱动件相连，通过驱动件实现翻板阀(4)的翻转，从而实现储芯舱(11)的密封；储芯舱(11)还与压力平衡控制单元(18)及温度平衡控制单元(26)相连，压力平衡控制单元(18)包括蓄能器(14)以及用于监测储芯舱(11)内压力值的压力表(15)，蓄能器(14)下端通过带有截止阀的液压管路与储芯舱(11)相通；温度平衡控制单元(26)包括电源、中央处理模块(22)、辅热装置、冷却装置(25)及温度传感器，电源与中央处理模块(22)、辅热装置、冷却装置(25)及温度传感器分别相连，中央处理模块(22)分别与辅热装置、冷却装置(25)及温度传感器相连，辅热装置均匀环设在岩芯室(10)外壁，冷却装置(25)用于降低储芯舱(11)内的温度，温度传感器用于探测储芯舱内的温度；储芯舱(11)的顶部和底部分别设置有进水口(28)及出水口(29)，进水口(28)与出水口(29)分别通过连接管与岩芯室相连，岩芯室内壁与放置于岩芯室的岩芯表面共同组成原位地层水储藏腔(30)，在原位岩芯移位过程中，原位地层水储藏腔(30)内充盈着原位地层水(33)。...

【技术特征摘要】
1.原位岩芯移位舱，其特征在于，包括储芯舱(11)，储芯舱(11)为中空腔体，储芯舱(11)的左右两端分别与第一转接管、第二转接管相连，储芯舱(11)内设置有岩芯室(10)和支撑架(9)，岩芯室(10)为用于放置岩芯(23)的中空腔体，支撑架(9)的一端与岩芯室(10)外壁固定连接，其另一端通过滑轮(20)与储芯舱(11)内壁相连,使得岩芯室(10)能够在储芯舱(11)内滑动，第二转接管的右端通过快速连接器(6)与密封球阀(16)相连，密封球阀(16)在驱动机构作用下旋转以实现储芯舱(11)的密封，密封球阀(16)的右侧与转接头相连；第一转接管内设置有翻板阀(4)及其驱动件，翻板阀(4)与其驱动件相连，通过驱动件实现翻板阀(4)的翻转，从而实现储芯舱(11)的密封；储芯舱(11)还与压力平衡控制单元(18)及温度平衡控制单元(26)相连，压力平衡控制单元(18)包括蓄能器(14)以及用于监测储芯舱(11)内压力值的压力表(15)，蓄能器(14)下端通过带有截止阀的液压管路与储芯舱(11)相通；温度平衡控制单元(26)包括电源、中央处理模块(22)、辅热装置、冷却装置(25)及温度传感器，电源与中央处理模块(22)、辅热装置、冷却装置(25)及温度传感器分别相连，中央处理模块(22)分别与辅热装置、冷却装置(25)及温度传感器相连，辅热装置均匀环设在岩芯室(10)外壁，冷却装置(25)用于降低储芯舱(11)内的温度，温度传感器用于探测储芯舱内的温度；储芯舱(11)的顶部和底部分别设置有进水口(28)及出水口(29)，进水口(28)与出水口(29)分别通过连接管与岩芯室相连，岩芯室内壁与放置于岩芯室的岩芯表面共同组成原位地层水储藏腔(30)，在原位岩芯移位过程中，原位地层水储藏腔(30)内充盈着原位地层水(33)。2.如权利要求1所述的移位舱，其特征在于，岩芯室(10)与储芯舱(11)横截面为同心圆，岩芯室(10)与储芯舱(11)的材质都为合金材料，岩芯室(10)内壁沿环向开设有凹槽并其沿轴线方向扩展，扩展长度不超过岩芯室(10)长度，凹槽内镶嵌有耐高温有机玻璃管。3.如权利要求1或2所述的移位舱，其特征在于，还包括推杆(1)及保真舱(3)，保真舱(3)的左...

【专利技术属性】
技术研发人员：高明忠，彭高友，刘强，陈海亮，陆彤，王明耀，王飞，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51