岩样保真取芯装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种岩样保真取芯装置，包括岩芯钻取工具、岩芯样品存储筒和岩芯样品保真舱，岩芯钻取工具包括取芯钻具、捕芯器和内芯管，取芯钻具包括外芯管和空心的钻头，钻头与外芯管的下端连接；内芯管下端伸向外芯管底部，内芯管与外芯管间隙配合；岩芯样品保真舱包括内取芯筒、外取芯筒和蓄能器，外取芯筒套在内取芯筒上，内取芯筒上端连通液氮存储罐，液氮存储罐位于外取芯筒内，蓄能器连通外取芯筒，外取芯筒设有翻板阀。本发明专利技术有利于岩芯保持其在原位环境下的状态，并且可以提高钻进速度，提高取芯效率。

Rock Sample Fidelity Coring Device

The invention discloses a rock sample fidelity coring device, which comprises a core drilling tool, a core sample storage tube and a core sample fidelity chamber. The core drilling tool includes a core drilling tool, a core catcher and an inner core pipe. The core drilling tool includes an outer core pipe and a hollow drill bit, which is connected with the lower end of the outer core pipe; the lower end of the inner core pipe extends to the bottom of the outer core pipe, and the gap between the inner core pipe and the outer core pipe matches the rock. The core sample fidelity chamber includes an inner core-taking cylinder, an outer core-taking cylinder and an accumulator. The outer core-taking cylinder is sleeved on the inner core-taking cylinder. The upper end of the inner core-taking cylinder is connected with a liquid nitrogen storage tank. The liquid nitrogen storage tank is located in the outer core-taking cylinder. The accumulator is connected with the outer core-taking cylinder, and the outer core-taking cylinder is equipped with a turning plate valve. The invention is advantageous to the core to maintain its state in the in-situ environment, and can improve drilling speed and coring efficiency.

【技术实现步骤摘要】
岩样保真取芯装置
本专利技术涉及油气田勘探领域，尤其涉及岩样保真取芯装置。
技术介绍
在油田勘探过程中，岩芯是发现油气层和研究地层、生油层、储油层、盖层、构造等的重要资料，通过对岩芯的观察研究，可以直接地了解地下岩层的岩性、物性和含油、气、水产状特征。油田投入开发后，要通过岩芯进一步研究和认识油层沉积特征，储层的物性、孔隙结构、润湿性、相对渗透率、岩相特征，油层物理模拟和油层水淹规律；认识和掌握不同开发阶段、不同含水阶段油层水淹特征，搞清剩余油分布，为油田开发方案设计，层系、井网调整和加密井提供科学依据。取岩芯是在钻井过程中使用特殊的取芯工具把地下岩石成块地取到地面上来，这种成块的岩石叫做岩芯，通过它可以测定岩石的各种性质，直观地研究地下构造和岩石沉积环境，了解其中的流体性质等。在矿产勘探和开发过程中，需要按地质设计的地层层位和深度，开展钻进工作，向井内下入取芯工具，钻取出的岩芯样品，并存储在岩芯存储舱中，在设备上升过程中，岩芯存储舱的温度、压力等环境参数会降低，使得岩芯不能保持其在原位环境下的状态。取芯工具包括取芯钻具和捕芯器，取芯钻具切割进入地层后，用捕芯器将岩芯保持在内筒中，现有的捕芯器只能取软岩，难以取硬岩。此外，现有的取芯钻具的刀片冷却速度慢，刀具的磨损快，刀片的使用寿命短。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种岩样保真取芯装置,有利于岩芯保持其在原位环境下的状态，并且可以提高钻进速度，提高取芯效率。为达到上述目的，本专利技术是采用以下技术方案实现的：本专利技术公开的岩样保真取芯装置，包括岩芯钻取工具、岩芯样品存储筒和岩芯样品保真舱，所述岩芯钻取工具包括取芯钻具、捕芯器和内芯管，取芯钻具包括外芯管和空心的钻头，钻头与外芯管的下端连接；所述捕芯器包括环形基体和多个卡爪，环形基体同轴安装在内芯管下端的内壁上，卡爪均匀设置在环形基体上，卡爪下端与环形基体连接，卡爪上端向内收拢；所述内芯管下端伸向外芯管底部，内芯管与外芯管间隙配合；所述岩芯样品存储筒包括岩芯筒、钻机外筒、翻板阀和触发机构，翻板阀包括阀座和密封阀瓣，阀座同轴安装在钻机外筒内壁上，密封阀瓣一端与阀座上端外侧壁活动连接，阀座顶部有与密封阀瓣匹配的阀口密封面；所述岩芯样品保真舱包括内取芯筒、外取芯筒和蓄能器，所述外取芯筒套在内取芯筒上，所述内取芯筒上端连通液氮存储罐，所述液氮存储罐位于外取芯筒内，所述蓄能器连通外取芯筒，所述外取芯筒设有翻板阀；进一步的，所述岩芯样品保真舱还包括电加热器、温度传感器、设于内取芯筒与液氮存储罐之间的电控阀、压力传感器、设于蓄能器与外取芯筒之间的三通截止阀A，所述三通截止阀A的两个端口分别连接蓄能器和外取芯筒，三通截止阀A的第三端口连接泄压阀，三通截止阀A为电控阀,所述温度传感器、压力传感器连接处理单元，所述电加热器、电控阀、三通截止阀A均受控于处理单元，所述电加热器用于对外取芯筒内部加热，所述温度传感器用于检测保真舱内的温度，所述压力传感器用于检测保真舱内的压力。优选的，所述钻头包括用于钻孔的第一级刀片和用于扩孔的第二级刀片,钻头包括内钻头和外钻头，所述内钻头安装在外钻头内，第一级刀片位于内钻头下端，第二级刀片位于外钻头外侧壁上,所述第一级刀片在圆周方向等间隔设有三个，第二级刀片在圆周方向等间隔设有三个,钻头上第一级刀片和第二级刀片处均设有冷却液回路孔。优选的，所述外芯管和钻头外壁均设有螺旋槽，钻头上的螺旋槽与外芯管上的螺旋槽连续。优选的，所述卡爪包括一体制造的竖直臂和倾斜臂，所述竖直臂下端与环形基体连接，竖直臂上端与倾斜臂的下端连接，倾斜臂的上端为自由端，倾斜臂从下往上向内倾斜，倾斜臂的倾斜角为60°。优选的，所述密封阀瓣包括弹性密封圈、弹性连接条、密封件和多个依次平行排列的锁条，弹性连接条将所有锁条串连并由弹性密封圈将所有锁条箍在一起形成整体结构，锁条上有与弹性密封圈适配的卡槽，弹性密封圈装在卡槽中，相邻两个锁条间设有密封件，阀瓣一端通过限位铰链活动连接在阀座上端；所述阀瓣在未翻下时为弧形，阀瓣与内取芯筒的外壁贴合；阀瓣在翻下时为平面并盖住阀座上端。进一步的，所述外取芯筒内壁设有密封腔，所述翻板位于密封腔，所述密封腔与内取芯筒连通；所述外取芯筒内壁设有密封圈，所述密封圈位于翻板阀的下方。优选的，所述电加热器为电阻丝，所述电阻丝嵌装在外取芯筒的内壁，电阻丝涂覆绝缘层。进一步的，所述内取芯筒的内壁附着石墨烯层。进一步的，所述内取芯筒上部填充滴水成膜剂。本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术可自动加热和冷却保真舱，有利于岩芯保持其在原位环境下的状态。2、本专利技术可自动增压保真舱，有利于岩芯保持其在原位环境下的状态。3、本专利技术的翻板机构能够在取芯完成时自动封闭保真舱，结构简单，安全可靠。4、本专利技术的石墨烯层能够降低岩芯在PVC管内侧的滑动阻力，同时提高内侧的强度和表面精度，增强热导系数等。5、本专利技术的密封腔可以隔绝通过保真腔内的钻井液。6、本专利技术设计朝上并向内收拢的机械卡爪，当卡爪下行时，卡爪易被岩芯撑开，从而使岩芯进入内芯筒内；当卡爪上行时，卡爪难以被岩芯撑开，由于岩芯不能抵抗较大的拉力以及卡爪的夹紧作用，岩芯在卡爪处被拉断，断裂的岩芯将随卡爪继续上行从而保持在内筒中；7、本专利技术中钻头分为二级刀片，由最下端的刀片首先钻小孔，再由上方的刀片扩孔，可以提高钻进速度，提高取芯效率；8、本专利技术在刀片部位均设置通孔作为冷却液回路孔，冷却液可以通过该通孔喷出来冷却刀片，加快刀片的冷却速度，减少刀具的磨损，延长刀片的寿命；9、在外芯管的外壁设置有与钻头连续的螺旋槽，随着外芯管旋入岩层，外芯管给取芯工具创造一个密闭空间，可防止保真舱被污染。附图说明图1是本专利技术结构示意图；图2是岩芯钻取工具的结构示意图；图3是内芯管的结构示意图；图4是图3中A处的放大图；图5是捕芯器的三维立体图；图6是捕芯器的截面图；图7是取芯钻具的结构示意图；图8是钻头的结构示意图；图9是外钻刀体的结构示意图；图10是内钻刀体的结构示意图；图11为翻板阀未翻下时的结构示意图；图12为翻板阀已翻下时的结构示意图；图13为阀瓣的结构示意图；图14为密封腔的结构示意图；图15为内取芯筒的局部剖视图；图16为本专利技术的电气原理图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。本专利技术公开的岩样保真取芯装置，包括岩芯钻取工具、岩芯样品存储筒和岩芯样品保真舱，如图1所示，岩芯保真舱包括机械部分和控制部分，机械部分包括内取芯筒28、外取芯筒26和蓄能器229，蓄能器229连通外取芯筒，内取芯筒28用于放置岩芯21，外取芯筒26套在内取芯筒26上，内取芯筒28上端连通液氮存储罐225，内取芯筒28与液氮存储罐225之间的连通管道上设有电控阀226，液氮存储罐225位于外取芯筒26内，外取芯筒26设有翻板阀23。如图2、7所示，岩芯钻取工具包括取芯钻具、捕芯器11和内芯管12，取芯钻具包括外芯管13和空心的钻头14，钻头14与外芯管13的下端连接，捕芯器11设于内芯管12下端的内壁上，内芯管12下端伸向外芯管13底部并与外芯管13间隙配合。如图5、6所示，捕芯器11包括环形基体111和多个卡爪112，卡爪112均匀设置在环形基体111上，卡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.岩样保真取芯装置，其特征在于：包括岩芯钻取工具、岩芯样品存储筒和岩芯样品保真舱，所述岩芯钻取工具包括取芯钻具、捕芯器和内芯管，取芯钻具包括外芯管和空心的钻头，钻头与外芯管的下端连接；所述捕芯器包括环形基体和多个卡爪，环形基体同轴安装在内芯管下端的内壁上，卡爪均匀设置在环形基体上，卡爪下端与环形基体连接，卡爪上端向内收拢；所述内芯管下端伸向外芯管底部，内芯管与外芯管间隙配合；所述岩芯样品存储筒包括岩芯筒、钻机外筒、翻板阀和触发机构，翻板阀包括阀座和密封阀瓣，阀座同轴安装在钻机外筒内壁上，密封阀瓣一端与阀座上端外侧壁活动连接，阀座顶部有与密封阀瓣匹配的阀口密封面；所述岩芯样品保真舱包括内取芯筒、外取芯筒和蓄能器，所述外取芯筒套在内取芯筒上，所述内取芯筒上端连通液氮存储罐，所述液氮存储罐位于外取芯筒内，所述蓄能器连通外取芯筒，所述外取芯筒设有翻板阀。

【技术特征摘要】
1.岩样保真取芯装置，其特征在于：包括岩芯钻取工具、岩芯样品存储筒和岩芯样品保真舱，所述岩芯钻取工具包括取芯钻具、捕芯器和内芯管，取芯钻具包括外芯管和空心的钻头，钻头与外芯管的下端连接；所述捕芯器包括环形基体和多个卡爪，环形基体同轴安装在内芯管下端的内壁上，卡爪均匀设置在环形基体上，卡爪下端与环形基体连接，卡爪上端向内收拢；所述内芯管下端伸向外芯管底部，内芯管与外芯管间隙配合；所述岩芯样品存储筒包括岩芯筒、钻机外筒、翻板阀和触发机构，翻板阀包括阀座和密封阀瓣，阀座同轴安装在钻机外筒内壁上，密封阀瓣一端与阀座上端外侧壁活动连接，阀座顶部有与密封阀瓣匹配的阀口密封面；所述岩芯样品保真舱包括内取芯筒、外取芯筒和蓄能器，所述外取芯筒套在内取芯筒上，所述内取芯筒上端连通液氮存储罐，所述液氮存储罐位于外取芯筒内，所述蓄能器连通外取芯筒，所述外取芯筒设有翻板阀。2.根据权利要求1所述的岩样保真取芯装置，其特征在于：所述岩芯样品保真舱还包括电加热器、温度传感器、设于内取芯筒与液氮存储罐之间的电控阀、压力传感器、设于蓄能器与外取芯筒之间的三通截止阀A，所述三通截止阀A的两个端口分别连接蓄能器和外取芯筒，三通截止阀A的第三端口连接泄压阀，三通截止阀A为电控阀,所述温度传感器、压力传感器连接处理单元，所述电加热器、电控阀、三通截止阀A均受控于处理单元，所述电加热器用于对外取芯筒内部加热，所述温度传感器用于检测保真舱内的温度，所述压力传感器用于检测保真舱内的压力。3.根据权利要求1所述的岩样保真取芯装置，其特征在于：所述钻头包括用于钻孔的第一级刀片和用于扩孔的第二级刀片,钻头包括内钻头和外钻头，所述内钻头安装在外钻头内...

【专利技术属性】
技术研发人员：高明忠，谢和平，陈领，朱建波，李存宝，廖志毅，何志强，郭峻，李聪，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44