[發明專利]一種深部保溫保壓取芯系統

在審

• 申請號: 202110267535.5
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113884327A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 高明忠;謝和平;陳領;何志強;余波;蔣湘彪;朱勇;楊建平;胡云起;徐萌;李佳南;吳年漢;李聰
• 申請（專利權）人: 深圳大學;四川大學;長沙海泰克自動化設備有限公司
• 主分類號: G01N1/08
• 分類號: G01N1/08;G05D27/02
• 代理公司: 成都高遠知識產權代理事務所(普通合伙) 51222
• 代理人: 李安霞;謝一平

本發明公開一種深部保溫保壓取芯系統，包括取芯裝置、供電組件、地面電源，所述取芯裝置與供電組件的一端通過連接組件電連接，供電組件的另一端與地面電源電連接；所述取芯裝置包括殼體、取芯艙、控溫裝置、控壓裝置、壓力艙，取芯艙位于殼體的前部，控溫裝置、控壓裝置位于殼體內部，控溫裝置、供電組件、地面電源、取芯艙、內置電源之間組配連接形成溫度補償系統，控壓裝置、取芯艙、內置電源之間組配連接形成壓力補償系統，內置電源設置在殼體內的電池艙中。本發明通過主動保溫結合被動保溫實現保溫保壓原位取樣，滿足科學研究需要。

技術領域

本發明涉及隧道工程技術領域，具體涉及一種深部保溫保壓取芯系統。

背景技術

目前，地球淺部礦產資源已逐漸枯竭，資源開發不斷走向地球深部，煤炭開采深度已達1500m，地熱開采深度超過3000m，金屬礦開采深度超過4350m，油氣資源開采深度達7500m，深部資源開采已成為常態。深部巖石總是處在高溫環境中，與地表巖石有很大不同。而溫度是影響巖石力學等性質的重要因素，其中逐漸向深部發展的煤炭資源開采活動便受到了溫度的影響，因此眾多學者已針對溫度對煤巖力學性質、瓦斯吸附解析及滲流規律等的影響開展了研究。煤體力學性質方面，已有研究均表明煤體隨著溫度的升高，強度降低；瓦斯吸附/解吸方面的研究，相關學者均認為煤的吸附能力隨著溫度的升高而降低；而針對瓦斯在煤體內滲流與溫度之間的關系比較復雜，學術界尚未形成統一認識。可見隨著溫度的升高，煤巖力學性質、瓦斯吸附解析、滲流規律等均會發生變化，將常溫下巖石的各類性質當作深部巖石的性質將會給工程帶來極大的偏差，因此溫度作為深部巖石原位賦存環境之一顯得尤為重要。科學鉆探是人類解決所面臨的資源、災害、環境等重大問題不可或缺的重要手段，而傳統大陸深地鉆探取芯領域由于不能保溫，巖芯溫度的失真將導致不能完全科學獲取原位巖芯力學行為規律和氣相信息等，因此必須研發深部巖石原位保溫取芯技術裝備實現對深部原位環境條件下巖石溫度的保真，為后續的測試分析提供基礎。

目前在大陸深地鉆探取芯領域，主要關注點仍集中在取芯鉆進技術，只有海洋鉆探領域已經率先關注海底沉積物保真取樣技術，但海洋取芯器主要設計為保壓取芯，絕大多數沒有采用保溫措施，而是當取芯器到達地面時，將巖芯放入特殊設計的裝置中，采用快速覆冰或液氮冷凍等措施來實現保溫目的，如DAPC和MAC取芯器；僅有少數的海底沉積物取芯器涉及保溫技術，且其取芯器保溫措施均為被動保溫(減少巖芯散熱量)，未采取主動保溫措施(控制溫度恒定)，最終巖芯溫度仍會降低。此外，與海底沉積物保溫取芯領域截然不同的是，陸地深部巖層往往處于高溫狀態，其保溫取芯技術的目的是防止巖芯溫度降低，因此已有的保溫技術不能直接適用于深部巖層保溫取芯，適用于巖層保溫取芯技術仍需要進一步探索。

發明內容

本發明旨在提供一種深部保溫保壓取芯系統，通過主動保溫結合被動保溫實現保溫保壓原位取樣，滿足科學研究需要。

為達到上述目的，本發明提供的上述一種深部保溫保壓取芯系統，包括取芯裝置、供電組件、地面電源，所述取芯裝置與供電組件的一端通過連接組件電連接，供電組件的另一端與地面電源電連接；

所述取芯裝置包括殼體、取芯艙、控溫裝置、控壓裝置、壓力艙，取芯艙位于殼體的前部，控溫裝置、控壓裝置位于殼體內部，控溫裝置、供電組件、地面電源、取芯艙、內置電源之間組配連接形成溫度補償系統，控壓裝置、取芯艙、內置電源之間組配連接形成壓力補償系統，內置電源設置在殼體內的電池艙中。

優選的，所述控溫裝置包括溫度傳感器、溫度控制器、主動控溫組件，主動控溫組件包裹取芯艙，溫度傳感器與取芯艙內壁貼合，溫度傳感器、主動控溫組件均與溫度控制器電連接。

進一步地，所述主動控溫組件為石墨烯加熱器，所述石墨烯加熱器包裹取芯艙。

進一步地，所述取芯艙的內壁上設置有保溫層。

進一步地，所述保溫層包括包括隔熱層和隔熱膠粘涂層，隔熱層通過隔熱膠粘涂層連接在取芯艙內壁上。

進一步地，所述隔熱層是環氧樹脂隔熱層。