[發明專利]保壓巖芯轉移裝置及方法

有效

• 申請號: 201810037584.8
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108266147B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 高明忠;彭高友;張建國;呂有廠;王滿;汪文勇;劉強;陳海亮;陸彤
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: E21B25/00
• 分類號: E21B25/00;E21B34/06;E21B47/00;E21B49/02
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

保壓巖芯轉移裝置及方法，包括轉移艙，轉移艙為兩端開口的中空腔體，轉移艙的前端及后端分別通過密封墊圈與轉接管相連，轉移艙內設置有巖芯室和支撐架，支撐架的一端與巖芯室外壁固定連接，其另一端通過滑輪與轉移艙內壁相連，以使得巖芯室能夠在轉移艙內滑動，該轉接管內設置有翻板閥及與其相連的驅動機構，轉移艙后端的轉接管通過快速連接器與密封閥相連，密封閥的另一端連接有轉接頭，密封閥在驅動機構作用下運動從而實現轉移艙的密封；轉移艙還與壓力平衡控制單元相連，壓力平衡控制單元包括安全閥、截止閥、蓄能器以及壓力表，壓力表與轉移艙相連，蓄能器通過截止閥與轉移艙相連，截止閥的又一端與安全閥相連；適用于進行各類保壓取芯作業。

技術領域

本發明屬于巖體原位力學研究領域，涉及一種保壓巖芯轉移裝置及方法。

背景技術

持續、安全、綠色的能源供應是我國經濟高速發展的基本保障。隨著淺部資源的逐漸枯竭，資源開發不斷走向地球深部，深部資源的開采成為新常態，因此，圍繞提升深部資源獲取能力而開展的基礎理論研究已成為世界采礦強國的重要標志。

現有技術中，對于深部煤巖特征的研究方法是利用取芯技術進行深部取樣，而后再進行室內試驗分析研究。然而，由于采樣需要經過井內采集和地面轉運兩個主要過程，歷經時間較長，而深部巖體的物理、化學穩定性都大大依賴于溫度和壓力狀態，若取樣器和轉運設備不具備保壓功能，樣品的理化性質將在取樣及地面轉運過程中發生許多不可逆的變化。實際操作中，即使能夠熟練取樣的操作人員利用很薄的取樣管進行操作，貫入的取樣器依然會對原位的樣品產生一些擾動；同樣在巖芯轉運的過程中，外部因素對轉運設備的影響也會使巖芯的原位性大打折扣，因此原狀樣品實際上是不存在的，獲得的只是形狀低擾動的樣品。因此，亟需一種保壓巖芯轉移裝置及方法，能夠在巖芯轉運的過程中最大程度地保證巖芯的原位性，實現巖芯的帶壓轉移，進而為深部基礎理論的研究提供物質基礎。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是為了克服在深部鉆探取芯過程中現有的巖芯轉運設備不能有效保證巖芯原位性的不足，提供一種保壓巖芯轉移裝置及方法，該技術方案能夠使得巖芯在取樣后的轉運過程中一直處于帶壓狀態，最大程度地保持巖芯的原位性。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：保壓巖芯轉移裝置，包括轉移艙，轉移艙為兩端開口的中空腔體，轉移艙的前端及后端分別通過密封墊圈與轉接管相連，轉移艙內設置有巖芯室和支撐架，支撐架的一端與巖芯室外壁固定連接，其另一端通過滑輪與轉移艙內壁相連，以使得巖芯室能夠在轉移艙內滑動，轉移艙前端的轉接管內設置有翻板閥及與其相連的驅動機構，轉移艙后端的轉接管通過快速連接器與密封閥相連，密封閥的另一端連接有轉接頭，密封閥在驅動機構作用下運動從而實現轉移艙的密封；轉移艙還與壓力平衡控制單元相連，壓力平衡控制單元包括安全閥、截止閥、蓄能器以及壓力表，壓力表與轉移艙相連，蓄能器通過截止閥與轉移艙相連，截止閥的又一端與安全閥相連，蓄能器用于對轉移艙進行壓力補償。

優選的，還包括后推拉桿，后推拉桿的一端與負壓吸盤的頂端相連，通過將負壓吸盤底端吸附在巖芯室內的巖芯上，在后推拉桿的作用下能夠將巖芯從轉移艙中拉出。

優選的，還包括前推拉桿及保真艙，保真艙的一端設置有與前推拉桿相適配的開孔，另一端通過快速連接器與轉移艙前端的轉接管相連；保真艙的另一端內側設置有翻板閥，保真艙內還設置有驅動機構，驅動機構與翻板閥相連，前推拉桿通過開孔與保真艙內的巖芯推擋器相連，以便將巖芯由保真艙推向轉移艙。

具體的，巖芯室與轉移艙皆為中空圓柱體，且二者內壁皆為光滑面，在支撐架的作用下巖芯室能夠在轉移艙內自由軸向滑動；支撐架的個數為多個，在同一斷面上，多個支撐架呈環狀均勻分布。

進一步的，所述截止閥為三通截止閥，蓄能器內充入高純度惰性氣體，其下端與三通截止閥的一端相連，三通截止閥的另外兩端分別與安全閥及轉移艙相連，安全閥的另一端連接有氣體收集裝置。