原位自触发随钻成膜保质取心装置的底部密封机构的制作方法

1.本发明涉及岩石的科学钻探技术领域，具体而言，涉及原位自触发随钻成膜保质取心装置的底部密封机构。


背景技术：

2.在钻进岩层取心及取出岩心过程中，岩心会受到井底地层水或钻井液等的污染而造成岩心原位品质、油气含量及湿度等受到影响，并且岩心取出后会由于空气、光照等影响导致微生物生存环境改变而影响科学研究；同时，岩心内部油气资源的丧失会导致资源评估失真，由此，深部岩石钻探取心的保质基本采用密闭取心技术以实现原位保质取心，即采用高分子基的密闭液，在所取岩心表面形成一层液态膜，以减少钻井液对岩心的浸染。
3.密闭取心技术在岩石钻探技术领域进行了大量研究，但现有岩石取心技术无法做到完全保质取心，究其原因在于传统密闭取心技术中，取心筒完全注满密闭液，由销钉固定取心筒下部的密闭活塞，钻进取心过程中，由于钻压作用，销钉被剪断，密闭液被挤出，在井底形成保护区，防止岩心被钻井液污染，这样密闭取心生成的是液态膜，无法保证岩心中成分散失；这对于探知原位环境、油气资源勘探、深地医学研究都十分不利，因此，基于原位自触发随钻成膜保质取心方法，急需要一种能随钻在岩心表面形成固态密封膜，实时封存岩心中原始成分信息、且减小取心时岩心进入取心筒过程中成膜液漏失，实现取心后封闭取心筒底部，防止成膜液大量泄漏的原位自触发随钻成膜保质取心装置的底部密封机构。


技术实现要素：

4.本发明旨在提供原位自触发随钻成膜保质取心装置的底部密封机构，减小取心时岩心进入取心筒过程中成膜液漏失，实现取心后封闭取心筒底部，防止成膜液大量泄漏，配合其它保质取心结构，随钻进取心动态过程中，成膜液在岩心表面完整均匀覆盖，通过交联固化作用形成一层具备高阻隔性能的固态保质密封膜，保护岩心免受钻井液污染，并防止岩心内部物质散失，使所取岩心能真实反映原位地层状态，为深部资源勘探与开发作业提供指导、为深部岩石科学、深部生物学探索研究奠定基础。
5.本发明的实施例是这样实现的：
6.原位自触发随钻成膜保质取心装置的底部密封机构，包括取心筒和中心杆，所述中心杆密封伸缩设置在所述取心筒内，所述取样腔底部设置有底部密封器，所述底部密封器与所述中心杆、取心筒围合形成容置岩石样品的取样腔，所述底部密封器为弹性花瓣状结构，且由弹性材料制成，且每一瓣的端部固定在取心筒的内壁上、其余端面相互抵持对取心筒底部进行密封。减小取心时岩心进入取心筒过程中成膜液漏失，实现取心后封闭取心筒底部，防止成膜液大量泄漏，配合其它保质取心结构，随钻进取心动态过程中，成膜液在岩心表面完整均匀覆盖，通过交联固化作用形成一层具备高阻隔性能的固态保质密封膜，保护岩心免受钻井液污染，并防止岩心内部物质散失，使所取岩心能真实反映原位地层状态，为深部资源勘探与开发作业提供指导、为深部岩石科学、深部生物学探索研究奠定基
础。
7.优选的，所述底部密封器包括多个密封瓣和密封环，所述密封环固定在所述取心筒的内壁上，所述密封瓣一端固定在所述密封环上、另一端相互抵持对取心筒底部进行密封。
8.优选的，所述密封瓣倾斜设置在所述密封环上，多个密封瓣形成凹陷结构，所述凹陷结构设置在远离所述取样腔的一侧。
9.优选的，所述密封环内环设置为多边形结构，所述密封瓣设置成三角形结构，多个密封瓣形成空心的多棱柱结构。
10.优选的，所述密封环内环设置为圆形结构，所述密封瓣为圆弧状结构，多个密封瓣形成空心的半球结构。
11.优选的，多个密封瓣均设置在同一平面上，密封瓣设置成扇形结构，多个密封瓣形成圆形结构。
12.优选的，包括多层密封环，且相邻的密封瓣的错位设置。
13.优选的，所述中心杆上固定有压缩部，所述压缩部与取心筒的内壁滑动密封连接，进而中心杆、取心筒和压缩部围合形成挤压腔，所述挤压腔内设置有分别用于储存液体a和液体b的储液盘管a和储液盘管b，所述取心筒上还设置有成膜液释放机构和混合盘管，所述成膜液释放机构包括与混合盘管连通的调节腔，所述调节腔另一端还连通有储液盘管a和储液盘管b，所述调节腔内设置有用于控制调节腔通断的弹簧活动组件；所述混合盘管用于混合液体a和液体b形成混合后的成膜液，并输出成膜液到岩石样品外表面。
14.优选的，所述弹簧活动组件包括设置在调节腔内的封堵螺丝、弹簧和浮动活塞，所述调节腔的一端设置有与所述储液盘管a和/或储液盘管b连通的进液口，所述调节腔的侧壁上设置有连通混合盘管的出液口，所述浮动活塞用于控制所述进液口和出液口之间的通断。
15.优选的，所述取心筒的取样腔内还设置有用于固定岩石的岩心爪，所述岩心爪环绕设置在所述取心筒的内壁上。
16.优选的，所述中心杆上设置有收缩弹卡，所述收缩弹卡用于锁定所述中心杆和取心筒。
17.由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果包括：本发明的原位自触发随钻成膜保质取心装置的底部密封机构，包括取心筒和中心杆，所述中心杆密封伸缩设置在所述取心筒内，所述取样腔底部设置有底部密封器，所述底部密封器与所述中心杆、取心筒围合形成容置岩石样品的取样腔，所述底部密封器为弹性花瓣状结构，且由弹性材料制成，且每一瓣的端部固定在取心筒的内壁上、其余端面相互抵持对取心筒底部进行密封。减小取心时岩心进入取心筒过程中成膜液漏失，实现取心后封闭取心筒底部，防止成膜液大量泄漏，配合其它保质取心结构，随钻进取心动态过程中，成膜液在岩心表面完整均匀覆盖，通过交联固化作用形成一层具备高阻隔性能的固态保质密封膜，保护岩心免受钻井液污染，并防止岩心内部物质散失，使所取岩心能真实反映原位地层状态，为深部资源勘探与开发作业提供指导、为深部岩石科学、深部生物学探索研究奠定基础。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
19.图1为本发明的整体结构剖面图；
20.图2是本发明的图1的局部a放大图；
21.图3是本发明的图1的局部b放大图；
22.图4是本发明的图1的a-a向剖面图；
23.图5是本发明的图1的b-b向剖面图；
24.图6是本发明的整体结构取心状态结构图；
25.图7是本发明的图6的局部a放大图；
26.图8是本发明的图6的局部b放大图；
27.图9是本发明的整体结构取心后结构图；
28.图10是本发明的图9的局部b放大图；
29.图11是本发明的底部密封器第一结构取心前结构图；
30.图12是本发明的底部密封器第一结构取心时结构图；
31.图13是本发明的底部密封器第二结构取心前结构图；
32.图14是本发明的底部密封器第二结构取心时结构图；
33.图15是本发明的底部密封器第三结构取心前结构图；
34.图16是本发明的底部密封器第三结构取心时结构图；
35.图17是本发明的底部密封器第三结构分布结构示意图；
36.图18是本发明的底部密封器第三结构俯视图。
37.具体元素符号说明：1、中心杆；2、密封瓣；3、密封环；4、成膜液释放机构；5、储液盘管a；6、储液盘管b；7、第一输液管；8、取心筒；9、混合盘管；10、弹卡；11、岩心爪；12、岩心；13、底部密封器；14、凹陷结构；15、压缩部；41、封堵螺丝；42、弹簧；43、浮动活塞；91、静态混合器。
具体实施方式
38.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.实施例1：请参阅图1至图18，本实施例的原位自触发随钻成膜保质取心装置的底部密封机构，包括取心筒8和中心杆1，中心杆1密封伸缩设置在取心筒8内，取样腔底部设置有底部密封器13，底部密封器13与中心杆1、取心筒8围合形成容置岩石样品的取样腔，底部
密封器13为弹性花瓣状结构，且由弹性材料制成，且每一瓣的端部固定在取心筒8的内壁上、其余端面相互抵持对取心筒8底部进行密封。减小取心时岩心12进入取心筒8过程中成膜液漏失，实现取心后封闭取心筒8底部，防止成膜液大量泄漏，配合其它保质取心结构，随钻进取心动态过程中，在岩心12表面覆盖一层具备高阻隔性能的固态保质密封膜，保护岩心12免受钻井液污染，并防止岩心12内部物质散失，使所取岩心12能真实反映原位地层状态，为深部资源勘探与开发作业提供指导、为深部岩石科学、深部生物学探索研究奠定基础。
40.实施例2：本实施例的底部密封器13包括多个密封瓣2和密封环3，密封环3固定在取心筒8的内壁上，密封瓣2一端固定在密封环3上、另一端相互抵持对取心筒8底部进行密封。本实施例的密封瓣2倾斜设置在密封环3上，多个密封瓣2形成凹陷结构14，凹陷结构14设置在远离取样腔的一侧。本实施例的密封环3内环设置为多边形结构，密封瓣2设置成三角形结构，多个密封瓣2形成空心的多棱柱结构。本实施例的密封环3内环设置为圆形结构，密封瓣2为圆弧状结构，多个密封瓣2形成空心的半球结构。本实施例的多个密封瓣2均设置在同一平面上，密封瓣2设置成扇形结构，多个密封瓣2形成圆形结构。包括多层密封环3，且相邻的密封瓣2的错位设置；开口处交错排布，以减小取心时的泄流面积。底部密封器13为4-16片的片层，组合形成密闭结构，安装于岩心12筒底部。取前瓣片为关闭状；取心时岩心12将瓣片挤开，进入取心筒8，瓣片紧贴岩心12表面，遮盖岩心12与取心筒8间的间隙，防止成膜液泄漏；取心后，弹性瓣片重新闭合，使成膜液不会大量流出，成膜液交联固化后，可将岩心12筒底部彻底密封。
41.实施例3：本实施例的中心杆1上固定有压缩部15，压缩部15与取心筒8的内壁滑动密封连接，进而中心杆1、取心筒8和压缩部15围合形成挤压腔，挤压腔内设置有分别用于储存液体a和液体b的储液盘管a和储液盘管b，取心筒8上还设置有成膜液释放机构4和混合盘管9，成膜液释放机构4包括与混合盘管9连通的调节腔，调节腔另一端还连通有储液盘管a和储液盘管b，调节腔内设置有用于控制调节腔通断的弹簧42活动组件；混合盘管9用于混合液体a和液体b形成混合后的成膜液，并输出成膜液到岩石样品外表面。
42.实施例4：本实施例的弹簧42活动组件包括设置在调节腔内的封堵螺丝41、弹簧42和浮动活塞43，调节腔的一端设置有与储液盘管a和/或储液盘管b连通的进液口，调节腔的侧壁上设置有连通混合盘管9的出液口，浮动活塞43用于控制进液口和出液口之间的通断。本实施例的取心筒8的取样腔内还设置有用于固定岩石的岩心爪11，岩心爪11环绕设置在取心筒8的内壁上。本实施例的中心杆1上设置有收缩弹卡10，收缩弹卡10用于锁定中心杆1和取心筒8。
43.实施例5：本实施例的混合盘管9环绕设置在静态混合器91的顶部，混合盘管9内环壁上设置有多个用于输出成膜液的输液孔。本实施例的混合盘管9环绕设置在静态混合器91的底部，混合盘管9底部设置有多个用于输出成膜液的输液孔。本实施例的成膜液释放机构4包括储液盘管a5和储液盘管b6，分别设置一条第一输液管7连通储液盘管a5和储液盘管b6，静态混合器91的另一端设置有用于连接两条不同第一输液管7的三通连接头14。
44.实施例6：本实施例的成膜液释放机构4设置在挤压腔上方，储液盘管a5和储液盘管b6的底部无开口，顶部设置有与成膜液释放机构4连通的开口，混合盘管9设置在压缩部15的底部且固定在取心筒8上。成膜单液包括a和b，若需要两种以上成膜单液，就需要增加
更多的储液盘管，成膜单液和储液盘管的数量不限于两种；取心前：成膜a/b液被分别预储存于储液盘管a5及储液盘管b6中。弹簧42推动浮动活塞43堵住成膜a/b液出口，防止成膜a/b液在取心前泄漏。取心时：中心杆1静止，成膜液释放机构4、取心筒8向下运动，岩心12随钻穿过底部密封器13进入取心筒8。中心杆1与成膜液释放机构4及取心筒8发生相对运动，使储液空间减小，对储液盘管a5及储液盘管b6施加轴向压缩力，使其变形并分别排出成膜a/b液。成膜a/b液挤压浮动活塞43及弹簧42，使出液口暴漏。成膜a/b液经输液管中向下流动，汇集到混合盘管9中，经过混合盘管9底部内置静态混合器91充分混合形成具备固化能力的成膜液。成膜液再经过混合盘管9上部内侧出液孔流出，覆盖在新钻出的岩心12表面。成膜迅速发生交联固化反应，在岩心12表面形成一层固态保质密封膜。取心后：完成取心进尺后，弹卡10弹出，使中心杆1与取心筒8间的相对位置固定。上提钻具，岩心爪11抱紧岩心12后，底部密封器13重新闭合，防止成膜液从取心筒8底部大量泄漏。成膜液在岩心12与取心筒8之间的环形空间，以及在岩心12顶底部空间发生交联固化反应形成固态保质密封膜。
45.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。