一种陆相致密储层纹层结构精确分类取样的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种陆相致密储层纹层结构精确分类取样的装置及方法，其包括切割台座系统、激光定位系统、摄像系统、机械手系统以及主控制系统；切割台座系统用于对岩石样品进行夹持，同时提供岩石样品的切割取样空间；激光定位系统用于发送激光信号到切割台座系统，结合切割台座系统建立工作空间平面坐标系，同时对岩石样品进行定位；摄像系统用于对工作空间系统的完整图像进行监控，并将监控图像发送到主控制系统；主控制系统根据建立的工作空间平面坐标系、岩石样品的坐标值数据和工作空间系统的完整图像发送样品切割指令到机械手系统；机械手系统用于对致密储层岩石样品进行切割取样。本发明专利技术可以广泛应用于致密储层岩石的分类取样领域。

A Device and Method for Accurate Classification and Sampling of Layer Structures in Continental Dense Reservoirs

The invention relates to a device and method for accurately classifying and sampling the laminar structure of terrestrial compact reservoirs, which comprises a cutting platform system, a laser positioning system, a camera system, a manipulator system and a main control system; a cutting platform system is used for holding rock samples while providing a cutting sampling space for rock samples; and a laser positioning system is used for transmitting laser signals to cutting. The platform system establishes the workspace plane coordinate system with the cutting platform system, and locates the rock sample at the same time; the camera system is used to monitor the complete image of the workspace system and send the monitoring image to the main control system; the main control system is based on the established workspace plane coordinate system, the coordinate value data of rock samples and the complete picture of the workspace system. Like sending sample cutting instructions to the manipulator system; the manipulator system is used to cut and sample rock samples from tight reservoirs. The present invention can be widely used in the field of classified sampling of tight reservoir rocks.

【技术实现步骤摘要】
一种陆相致密储层纹层结构精确分类取样的装置及方法
本专利技术涉及一种陆相致密储层纹层结构精确分类取样的装置及方法，特别是涉及一种基于机械手和激光定位手段的陆相致密储层纹层结构精确分类取样的装置及方法，属于特征岩石学成层构造分析领域。
技术介绍
致密储层纹层结构是细粒沉积岩中的一种特征岩石学成层构造，在碎屑岩与碳酸盐岩类型中均广泛发育。纹层形成多受控于原始沉积环境、水体水文条件、物源供给、古气候背景、后生成岩作用等诸多因素，常以岩矿组成、微观构造、储集性能等方面不同的“层偶”或“韵律”单层交替出现为典型发育模式。碎屑岩类中陆相致密砂岩与泥页岩储层的纹层结构最为发育，且主要为砂质(粉砂质)纹层常与富有机质粘土质页岩相间构成。砂质纹层的形成极大增强了储层非均质性，却又对改善陆相致密储层物性至关重要，成为非常规油气富集的“甜点”。然而，陆相致密砂岩与泥页岩储层的纹层组构十分复杂，对其发育规律及成因机理认识尚不到位，严重制约着储层精细评价与目标层位优选。针对砂质纹层与泥质基质(即富有机质粘土质页岩)分类开展精细采样与描述、深入揭示二者在古气候环境意义、微观组成与孔-缝系统、动态成因方面的差异化机理，定量评价纹层结构对油气赋存状态和含量的微观影响，对促进陆相致密油气、页岩油气高效勘探开发具有重要理论与现实意义。碳酸盐岩类中以湖相叠层石沉积中的纹层结构最为典型。作为重要的微生物碳酸盐岩储层类型，由于蓝细菌沉积与间歇成岩作用的周期性不断交替，叠层石最终由明(粉细晶方解石/白云石)暗(泥晶或球粒)相间的纹层层状体堆叠构造而成。然而，叠层石原始沉积环境复杂多样，纹层结构成因更是千差万别，明暗对偶纹层发育周期时限亦不明确，致使无法系统揭示其微观储集空间特征与储集能力。针对暗色富有机质与浅色富无机矿物纹层开展严格精细分类取样，深入追索二者间微观形貌特征、同位素地球化学行为差异，探究影响叠层石纹层生长节律的主控地质与天文因素，揭示纹层对湖泊水文过程记录的时空响应机理，对刻画湖相叠层石储层微观孔-缝-洞系统的演化过程，促进陆相致密碳酸盐建造油气勘探与开发具有重要指导意义。实现对偶纹层岩石粉屑样品的精确分类取样是深入探讨和有效解决上述科学问题的关键。然而，陆相泥页岩与湖相叠层石沉积共轭纹层间边界形态十分复杂，波状、穹形、弧曲、扭曲、卷曲尤其发育，甚至常现平行揉皱层理，且厚度一般仅为数毫米至数厘米，无疑对单纹层的分类精确切割与粉屑样品采集造成了极大的困难。传统方法通常采用常规岩心切割机将各组共轭纹层分切，再经人工肉眼感官变换手标本位置角度，尽量沿各组对偶纹层界限完成单组层偶的分割，随后进一步利用切割机锯片多次逐步打磨修整。这一传统流程很难精确把握切割位置，操作时效低、样品损耗大，取样精度差且常造成砂质纹层与泥质纹层、明(亮晶)暗(泥晶)纹层间无法截然分切，最终因样品混染导致对偶纹层间微观组构观测表征、地球化学综合分析实验结果的偏差乃至失真。此外，该流程对手动操作者熟练度要求高，易对实验人员造成意外伤害。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种陆相致密储层纹层结构精确分类取样的装置及方法,通过机械手和激光定位多模块耦合，实现了对致密储层对偶纹层的分类精确取样，在大幅提升操作效率的同时，亦可保障实验室工作人员的操作安全。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种陆相致密储层纹层结构精确分类取样的装置，其包括工作空间系统和主控制系统；所述工作空间系统包括切割台座系统、激光定位系统、摄像系统和机械手系统；所述切割台座系统用于根据所述主控制系统发送的样品夹持指令对致密储层岩石样品进行夹持，同时提供岩石样品的切割取样空间；所述激光定位系统用于根据所述主控制系统发送的激光发射位置指令发送激光信号到所述切割台座系统，并将所述切割台座系统和岩石样品的坐标值数据发送到所述主控制系统；所述摄像系统用于根据所述主控制系统发送的摄像位置调整指令对所述工作空间系统的完整图像进行监控，并将监控图像发送到所述主控制系统；所述主控制系统根据所述切割台座系统的坐标值数据建立工作空间平面坐标系，并根据建立的工作空间平面坐标系、致密储层岩石样品的坐标值数据以及工作空间系统的完整图像发送样品切割指令到所述机械手系统；所述机械手系统用于根据接收到的样品切割指令对致密储层岩石样品进行切割取样。进一步的，所述切割台座系统包括切割台座、激光发射器组和岩石样品固定装置；所述切割台座为水平放置于实验室台座上的、开口向上的长方体结构；所述激光发射器组包括分别设置在所述切割台座四个角部的激光发射器，各所述激光发射器均与所述主控制系统相连；所述岩石样品固定装置包括四个结构相同的岩石样品固定组件，各所述岩石样品固定组件分别固定设置于所述切割台座的四个内侧面上，且各所述岩石样品固定组件分别通过数据线与所述主控制系统相连，由主控制系统对所述岩石样品固定组件的伸长和夹持状态进行自动调整。进一步的，所述切割台座采用灰铸铁材料制成，其尺寸为长20cm，宽15cm，高5cm。进一步的，所述岩石样品固定组件包括滑杆、支撑架、夹爪连接杆、加紧气缸和两夹爪；所述滑杆一端固定设置在所述切割台座内侧面上，另一端与所述支撑架固定连接；所述支撑架的另一端与所述夹爪连接杆的中部固定连接，所述夹爪连接杆的上下两端分别与一夹爪臂销轴连接；两所述夹爪臂外端分别与一所述夹爪连接，两所述夹爪臂内端通过连接轴与所述加紧气缸连接；所述滑杆和加紧气缸与所述主控制系统相连，由所述主控制系统自动控制。进一步的，所述夹爪表面涂覆有摩擦层，所述摩擦层为采用粗糙化合金在所述夹爪表面形成的高硬度粗糙涂层。进一步的，所述激光定位系统包括壁装支架、吊装支架、激光发射器和光电二极管；所述壁装支架设置在所述切割台座系统上方；所述吊装支架设置在所述壁装支架端部，且所述吊装支架底部固定设置有激光发射器和光电二极管；所述激光发射器内装有激光调节装置，所述激光调节装置通过数据线与所述主控制系统相连，由所述主控制系统控制；所述光电二极管用于对所述激光发射器发射的激光信号进行检测，将其转换为电信号后发送到所述主控制系统。进一步的，所述摄像系统包括设置在吊装支架上的两摄像组件，每一所述摄像组件均包括滑带、卡扣、柱状支架、垂直旋转机芯和摄像机；所述吊装支架设置在所述切割台座系统中心的正上方，并保证避免遮挡所述激光定位系统的发射激光空间，所述吊装支架上装设有用于控制所述吊装支架水平旋转状态的水平旋转机芯；所述滑带滑动设置在所述吊装支架上，所述卡扣固定设置在所述滑带下方，所述卡扣下方设置可水平旋转的所述柱状支架，所述柱状支架下方通过所述垂直旋转机芯与所述摄像机相连；所述水平旋转机芯、滑带、柱状支架和垂直旋转机芯均通过数据线与所述主控制系统相连，根据主控制系统发送的摄像位置调整指令调整所述摄像机的位置和拍摄方向，并将工作空间的完整图像发送到主控制系统。进一步的，所述机械手系统包括设置在底座上的气缸组件和机械手组件，所述气缸组件用于驱动所述机械手组件执行所述主控制系统发送的样品切割指令；所述气缸组件包括底端盖、缓冲阀、气缸缸筒、拉杆、顶端盖、缓冲阀、活塞和防粉尘罩；所述气缸缸筒设置在所述底端盖和顶端盖之间，所述气缸缸筒两侧设置两所述拉杆，所述拉杆上下两端分别与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陆相致密储层纹层结构精确分类取样的装置，其特征在于：其包括工作空间系统和主控制系统；所述工作空间系统包括切割台座系统、激光定位系统、摄像系统和机械手系统；所述切割台座系统用于根据所述主控制系统发送的样品夹持指令对致密储层岩石样品进行夹持，同时提供岩石样品的切割取样空间；所述激光定位系统用于根据所述主控制系统发送的激光发射位置指令发送激光信号到所述切割台座系统，并将所述切割台座系统和岩石样品的坐标值数据发送到所述主控制系统；所述摄像系统用于根据所述主控制系统发送的摄像位置调整指令对所述工作空间系统的完整图像进行监控，并将监控图像发送到所述主控制系统；所述主控制系统根据所述切割台座系统的坐标值数据建立工作空间平面坐标系，并根据建立的工作空间平面坐标系、致密储层岩石样品的坐标值数据以及工作空间系统的完整图像发送样品切割指令到所述机械手系统；所述机械手系统用于根据接收到的样品切割指令对致密储层岩石样品进行切割取样。

【技术特征摘要】
1.一种陆相致密储层纹层结构精确分类取样的装置，其特征在于：其包括工作空间系统和主控制系统；所述工作空间系统包括切割台座系统、激光定位系统、摄像系统和机械手系统；所述切割台座系统用于根据所述主控制系统发送的样品夹持指令对致密储层岩石样品进行夹持，同时提供岩石样品的切割取样空间；所述激光定位系统用于根据所述主控制系统发送的激光发射位置指令发送激光信号到所述切割台座系统，并将所述切割台座系统和岩石样品的坐标值数据发送到所述主控制系统；所述摄像系统用于根据所述主控制系统发送的摄像位置调整指令对所述工作空间系统的完整图像进行监控，并将监控图像发送到所述主控制系统；所述主控制系统根据所述切割台座系统的坐标值数据建立工作空间平面坐标系，并根据建立的工作空间平面坐标系、致密储层岩石样品的坐标值数据以及工作空间系统的完整图像发送样品切割指令到所述机械手系统；所述机械手系统用于根据接收到的样品切割指令对致密储层岩石样品进行切割取样。2.如权利要求1所述的一种陆相致密储层纹层结构精确分类取样的装置，其特征在于：所述切割台座系统包括切割台座、激光发射器组和岩石样品固定装置；所述切割台座为水平放置于实验室台座上的、开口向上的长方体结构；所述激光发射器组包括分别设置在所述切割台座四个角部的激光发射器，各所述激光发射器均与所述主控制系统相连；所述岩石样品固定装置包括四个结构相同的岩石样品固定组件，各所述岩石样品固定组件分别固定设置于所述切割台座的四个内侧面上，且各所述岩石样品固定组件分别通过数据线与所述主控制系统相连，由主控制系统对所述岩石样品固定组件的伸长和夹持状态进行自动调整。3.如权利要求2所述的一种陆相致密储层纹层结构精确分类取样的装置，其特征在于：所述切割台座采用灰铸铁材料制成，其尺寸为长20cm，宽15cm，高5cm。4.如权利要求2所述的一种陆相致密储层纹层结构精确分类取样的装置，其特征在于：所述岩石样品固定组件包括滑杆、支撑架、夹爪连接杆、加紧气缸和两夹爪；所述滑杆一端固定设置在所述切割台座内侧面上，另一端与所述支撑架固定连接；所述支撑架的另一端与所述夹爪连接杆的中部固定连接，所述夹爪连接杆的上下两端分别与一夹爪臂销轴连接；两所述夹爪臂外端分别与一所述夹爪连接，两所述夹爪臂内端通过连接轴与所述加紧气缸连接；所述滑杆和加紧气缸与所述主控制系统相连，由所述主控制系统自动控制。5.如权利要求4所述的一种陆相致密储层纹层结构精确分类取样的装置，其特征在于：所述夹爪表面涂覆有摩擦层，所述摩擦层为采用粗糙化合金在所述夹爪表面形成的高硬度粗糙涂层。6.如权利要求1所述的一种陆相致密储层纹层结构精确分类取样的装置，其特征在于：所述激光定位系统包括壁装支架、吊装支架、激光发射器和光电二极管；所述壁装支架设置在所述切割台座系统上方；所述吊装支架设置在所述壁装支架端部，且所述吊装支架底部固定设置有激光发射器和光电二极管；所述激光发射器内装有激光调节装置，所述激光调节装置通过数据线与所述主控制系统相连，由所述主控制系统控制；所述光电二极管用于对所述激光发射器发射的激光信号进行检测，将其转换为电信号后发送到所述主控制系统。7.如权利要求1所述的一种陆相致密储层纹层结构精确分类取样的装置，其特征在于：所述摄像系统包括设置在吊装支架上的两摄像组件，每一所述摄像组件均包括滑带、卡扣、柱状支架、垂直旋转机芯和摄像机；所述吊装支架设置在所述切割台座系统中心的正上方，并保证避免遮挡所述激光定位系统的发射激光空间，所述吊装支架上装设有用于控制所述吊装支架水平旋转状态的水平旋转机芯；所述滑带滑动设置在所述吊装支架上，所述卡扣固定设置在所述滑带下方，所述卡扣下方设置可水平旋转的所述柱状支架，所述柱状支架下方通过所述垂直旋转机芯与所述摄像机相连；所述水平旋转机芯、滑带、柱状支架和垂直旋转机芯均通过数据线与所述主控制系统相连，根据主控制系统发送的摄像位置调整指令调整所述摄像机的位置和拍摄方向，并将工作空间的完整图像发送到主控制系统。8.如权利要求1所述的一种陆相致密储层纹层结构精确分类取样的装置，其特征在于：所述机械手...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨威，左如斯，王乾右，姜振学，崔哲，蔡剑锋，崔政劼，徐亮，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11