一種實驗室快速獲取巖心柱子的方法及其裝置與流程

2023-09-22 01:54:55

本發明屬於非常規油氣開採技術領域，具體地涉及一種實驗室快速獲取巖心柱子的方法及其裝置。

背景技術：

非常規天然氣（頁巖氣、煤層氣）勘探開發最近二十年獲得巨大成功。在中國，頁巖氣、煤層氣已進入到規模化產能建設階段。但是由於中國特有的地質複雜性，決定中國非常規油氣勘探開發及研究模式與美國不同，必須進行大量的實驗室分析測試工作，以獲得試驗數據以指導非常規油氣勘探開發工作。

目前國內各地質實驗室，都是用機械方法，類似一個鑽床，利用空心的鑽具，對巖石切割後，將巖心柱子取出。針對頁巖，由於其自身層理髮育，且大量發育各種形態裂縫，用此方法很難完整地取出巖心柱子，通常都是先用液氮冷凍，再進行切割作業。原來的機械式方法，對巖心柱子外徑及長度要求受取心鑽具的影響，而一些試驗如流動性測試等，對巖心柱子試樣有長度要求；此外，用液氮或線切割方法，巖心遇冷或受熱其內部結構會發生改變，因此現有方法獲得的巖心試樣，很難滿足試驗要求。因此需要一種能簡單，快速獲得巖心柱子的方法及裝置，以滿足實驗工作的需求。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種實驗室快速獲取巖心柱子的方法及其裝置，本發明採用高壓水射流理論及方法，很好地解決了問題，實現實驗室快速、完整地獲取巖心柱子，滿足實驗工作的需求。

本發明的目的及解決其主要技術問題是採用以下技術方案來實現的：一種實驗室快速完整地獲取巖心柱子的方法，利用微型高壓水射流裝置，產生高壓水射流，噴嘴前端混入砂作切割磨料，細小噴嘴產生高壓射流，在預先設置的控制指令下，通過行走機構帶動，可以在巖石上切出各種形狀、不同直徑及長度的巖心柱子，滿足實驗室工作要求。

所述一種實驗室快速獲取巖心柱子的方法的裝置，包括微型高壓水射流裝置及噴嘴，微型高壓水射流裝置通過水吸入管與容器裡的水連接；噴嘴前端設有混砂裝置，噴嘴與行走裝置連接，噴嘴對著巖樣；即微型高壓水射流裝置通過管線A與混砂裝置連接，混砂裝置通過管線B與噴嘴連接，噴嘴對著巖樣進行切割。

所述混砂裝置包括混砂容器、混砂吸入管及金剛砂；即一個帶有管線的混砂容器，內部盛裝金鋼砂，利用高壓水射流流速產生的負壓，通過混砂管線，將金鋼砂作為磨料吸入至高壓水射流管線內，降低高壓水射流系統的壓力，提高切割效率。

所述行走機構包括移動支架，移動支架分別通過絲槓A和絲槓B與互為垂直的步進電機A和步進電機B連接；即一個可以運動的移動支架，帶動噴嘴在X-Y坐標平面運動；通過控制系統指令，控制兩個互為垂直的步進電機A、步進電機B，通過絲槓A、絲槓B帶動噴嘴，實現不同直徑的圓周運動，以切割出不同直徑的巖心柱體；同時還可通過指令，控制噴嘴實現上下運動，以調整靶距。

本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。由以上技術方案可知，本發明具有以下特點：

1、採用微型高壓水射流裝置，裝置體積小，操作簡單。

2、可以製備不同形狀、不同直徑的試樣。

3、可以根據實驗要求製備不同長度的巖心試樣。

4、針對頁巖等特殊巖石，製備實驗室用巖心柱子效率高，成品率高。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是本發明行走機構的結構示意圖。

圖中標記：1、微型高壓水射流裝置，2、管線A，3、混砂容器，4、混砂吸入管，5、管線B，6、行走機構，7、噴嘴，8、巖樣，9、金剛砂，10、水，11、容器，12、水吸入管；

6-1、步進電機A，6-2、絲槓A，6-3、移動支架，6-4、絲槓B，6-5、步進電機B。

具體實施方式

以下結合附圖和較佳實施例，對依據本發明提出的一種實驗室快速獲取巖心柱子的方法及其裝置具體實施方式、特徵及其功效，詳細說明如後。

參見圖1，一種實驗室快速完整地獲取巖心柱子的方法，利用微型高壓水射流裝置，產生高壓水射流，噴嘴前端混入砂作切割磨料，細小噴嘴產生高壓射流，在預先設置的控制指令下，通過行走機構帶動，可以在巖石上切出各種形狀、不同直徑及長度的巖心柱子，滿足實驗室工作要求。

所述一種實驗室快速獲取巖心柱子的方法的裝置，包括微型高壓水射流裝置1及噴嘴7，微型高壓水射流裝置1通過水吸入管12與容器11裡的水10連接；噴嘴7前端設有混砂裝置，噴嘴7與行走裝置6連接，噴嘴7對著巖樣8；即微型高壓水射流裝置1通過管線A2與混砂裝置連接，混砂裝置通過管線B5與噴嘴7連接，噴嘴7對著巖樣8進行切割。

所述混砂裝置包括混砂容器3、混砂吸入管4及金剛砂9；即一個帶有管線的混砂容器3，內部盛裝金鋼砂9，利用高壓水射流流速產生的負壓，通過混砂管線4，將金鋼砂9作為磨料吸入至高壓水射流管線5內，降低高壓水射流系統的壓力，提高切割效率。

所述行走機構6包括移動支架6-3，移動支架6-3分別通過絲槓A6-2和絲槓B6-4與互為垂直的步進電機A6-1和步進電機B6-5連接；即一個可以運動的移動支架6-3，帶動噴嘴7在X-Y坐標平面運動；通過控制系統指令，控制兩個互為垂直的步進電機A6-1、步進電機B6-5，通過絲槓A6-2、絲槓B6-4帶動噴嘴7，實現不同直徑的圓周運動，以切割出不同直徑的巖心柱體；同時還可通過指令，控制噴嘴實現上下運動，以調整靶距。

本發明具有以下特點：

1、採用微型高壓水射流裝置，裝置體積小，操作簡單。

2、可以製備不同形狀、不同直徑的試樣。

3、可以根據實驗要求製備不同長度的巖心試樣。

4、針對頁巖等特殊巖石，製備實驗室用巖心柱子效率高，成品率高。

5、不破壞巖心原有的結構。

需要強調的是：以上僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。