[發明專利]一種原位自觸發隨鉆成膜保質取心模擬裝置及取心方法

有效

• 申請號: 202111158168.1
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN114023124B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 謝和平;劉濤;趙治宇;朱亮宇;吳一凡;楊東升
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 吳彥峰

本發明公開一種原位自觸發隨鉆成膜保質取心模擬裝置及取心方法，能夠模擬原位深部底層的高溫高壓取心環境，隨鉆進取心動態過程中，成膜液在巖心表面均勻完整覆蓋，通過交聯固化反應形成一層具備高阻隔性能的固態保質密封膜，保護巖心免受鉆井液污染，并防止巖心內部物質散失，使所取巖心能真實反映原位地層狀態，為深部資源勘探與開發作業提供指導、為深部巖石科學、深部生物學探索研究奠定基礎。

技術領域

本發明涉及巖石的科學鉆探技術領域，具體而言，涉及一種原位自觸發隨鉆成膜保質取心模擬裝置及取心方法。

背景技術

在鉆進巖層取心及取出巖心過程中，巖心會受到井底地層水或鉆井液等的污染而造成巖心原位品質、油氣含量及濕度等受到影響，并且巖心取出后會由于空氣、光照等影響導致微生物生存環境改變而影響科學研究；同時，巖心內部油氣資源的喪失會導致資源評估失真，由此，深部巖石鉆探取心的保質基本采用密閉取心技術以實現原位保質取心，即采用高分子基的密閉液，在所取巖心表面形成一層液態膜，以減少鉆井液對巖心的浸染。

密閉取心技術在巖石鉆探技術領域進行了大量研究，但現有巖石取心技術無法做到完全保質取心，究其原因在于傳統密閉取心技術中，取心筒完全注滿密閉液，由銷釘固定取心筒下部的密閉活塞，鉆進取心過程中，由于鉆壓作用，銷釘被剪斷，密閉液被擠出，在井底形成保護區，防止巖心被鉆井液污染，這樣密閉取心生成的是液態膜，無法保證巖心中成分散失；這對于探知原位環境、油氣資源勘探、深地醫學研究都十分不利，因此，急需要一種能隨鉆在巖心表面形成固態密封膜，實時封存巖心中原始成分信息的保質隨鉆成膜模擬裝置及取心方法。

發明內容

本發明旨在提供一種原位自觸發隨鉆成膜保質取心模擬裝置及取心方法，能夠模擬原位深部底層的高溫高壓取心環境，隨鉆進取心動態過程中，成膜單液觸發釋放經過靜態混合攪拌器形成成膜液，成膜液在巖心表面均勻完整覆蓋，通過交聯固化作用形成一層具備高阻隔性能的固態保質密封膜，保護巖心免受鉆井液污染，并防止巖心內部物質散失，使所取巖心能真實反映原位地層狀態，為深部資源勘探與開發作業提供指導、為深部巖石科學、深部生物學探索研究奠定基礎。

本發明的實施例是這樣實現的：

一種原位自觸發隨鉆成膜保質取心模擬裝置，包括模擬艙和設置在所述模擬艙內的成膜裝置和用于盛放巖心的巖心底座，所述巖心底座設置在所述成膜裝置底部，所述成膜裝置內有取心筒和中心桿，所述中心桿密封伸縮設置在所述取心筒內，所述取心筒靠近所述巖心底座的一端設置有用于取巖心的取樣腔，所述中心桿上固定有壓縮部，所述壓縮部與取心筒的內壁滑動密封連接，進而中心桿、取心筒和壓縮部圍合形成擠壓腔，所述擠壓腔內設置有分別用于儲存液體A和液體B的儲液盤管A和儲液盤管B，所述取心筒上還設置有成膜液釋放機構和混合盤管，所述成膜液釋放機構包括與混合盤管連通的調節腔，所述調節腔另一端還連通有儲液盤管A和儲液盤管B，所述調節腔內設置有用于控制調節腔通斷的彈簧活動組件；所述混合盤管用于混合液體A和液體B形成混合后的成膜液，并輸出成膜液到巖石樣品外表面；所述模擬艙內還設置有用于調節所述中心桿和取心筒相對距離的位移調節裝置。

優選的，所述位移調節裝置包括用于推動所述取心筒上下運動的環形活塞，所述環形活塞套設在所述中心桿延伸出所述取心筒的一端，所述中心桿與所述模擬艙固定，且所述環形活塞與所述取心筒固定連接，所述環形活塞與所述中心桿滑動連接，所述環形活塞與注液泵連接。

優選的，所述位移調節裝置包括用于推動所述取心筒上下運動的推桿，所述推桿一端伸出模擬艙外，另一端與所述取心筒連接，所述推桿與所述中心桿滑動連接，所述推桿與注液泵連接，所述中心桿與所述模擬艙固定。

優選的，所述位移調節裝置包括用于連接中心桿和巖心的連桿，所述中心桿遠離巖心的一端伸出所述模擬艙，所述中心桿與注液泵連接，所述取心筒與所述模擬艙固定。

優選的，所述模擬艙包括外殼，所述外殼設置在取心筒外，所述外殼的頂部設置有上法蘭盤、底部設置有下法蘭盤，所述外殼外還套設有用于對模擬艙進行加熱的加熱套。