一種油砂巖芯的取芯裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油鉆探技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種油砂巖芯的取芯裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]
油砂是一種非常規(guī)性含原油的砂狀礦藏，由砂、瀝青、礦物質(zhì)、黏土和水以相互結(jié)合的方式構(gòu)成，是地殼表層的碎肩物或巖石與其中所含的水和瀝青形成的混合物的統(tǒng)稱，不同地區(qū)的油砂礦的組成不同，其中瀝青是主要成分，其含量占1_20%。油砂又稱瀝青砂、稠油砂、重油砂或焦油砂。
[0003]油砂具有疏松、質(zhì)軟的特性，取芯時容易散落，不易成形，至今還沒有一套較好的制取油砂巖芯的技術(shù)。目前，通常采用液氮取芯技術(shù)從油砂中制取巖芯樣品，在整個取芯過程中，通過液氮使油砂處于堅硬的冷凍狀態(tài)，保持油砂的原狀結(jié)構(gòu)，進而取出完整的標(biāo)準(zhǔn)油砂巖芯。鑒于一般米用干冰包裹的方式運輸現(xiàn)場巖芯，并用-20°C的冰柜儲存現(xiàn)場巖芯和實驗巖芯，且取芯時，取芯機在鉆進過程中產(chǎn)生大量的熱，給巖芯樣品的制取帶來很大難度，因此，為制取滿足實驗條件的巖芯樣品，液氮取芯技術(shù)已成為現(xiàn)在首選的油砂取芯方式。
[0004]但是液氮取芯技術(shù)仍存在一些缺陷，比如取芯時間長，整個取芯過程至少需要2個小時，解凍麻煩，且用時長，解凍也至少需要2個小時，若獲得一塊標(biāo)準(zhǔn)油砂巖芯，至少需要4個小時，取芯效率低，而且耗費大量人力，無法滿足批量取芯的要求。因此，急需開發(fā)一種油砂巖芯的取芯裝置，以提高取芯效率，降低人工成本，并且能夠?qū)崿F(xiàn)自動化或半自動化批量取芯的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種油砂巖芯的取芯裝置，其目的在于:解決現(xiàn)有技術(shù)中油砂巖芯的取芯技術(shù)帶來的取芯效率低、人工成本高以及無法滿足批量取芯的問題，實現(xiàn)在不影響取芯質(zhì)量的前提下，有效縮短取芯時間、降低人工成本，且能夠達到自動化或半自動化批量取芯的要求。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種油砂巖芯的取芯裝置，包括原位巖芯、水平切刀和豎直切刀，還包括取芯筒和取芯柱，所述取芯筒的一端呈刀鋒狀，所述取芯筒與所述豎直切刀共同作用切割所述原位巖芯，所述取芯柱的直徑與所述油砂巖芯的直徑相等。
[0007]優(yōu)選的是，還包括支撐組件、原位巖芯組件、取芯筒組件和加重組件。
[0008]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述支撐組件包括工作臺、支撐板、導(dǎo)軌和滑環(huán)，所述支撐板與所述工作臺之間垂直連接。在制取油砂巖芯的過程中，工作臺可用于支撐原位巖芯組件、取芯筒組件和加重組件；滑環(huán)具有一定長度，正常工作時，滑環(huán)可在豎直導(dǎo)軌上自由移動。
[0009]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述導(dǎo)軌設(shè)置在所述支撐板上，所述導(dǎo)軌與所述工作臺之間垂直連接。
[0010]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述滑環(huán)設(shè)置在所述導(dǎo)軌上，所述滑環(huán)上安裝旋鈕。
[0011]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述原位巖芯組件包括旋轉(zhuǎn)盤、凹槽、旋轉(zhuǎn)支架和旋轉(zhuǎn)把手，所述原位巖芯組件設(shè)置在工作臺上。旋轉(zhuǎn)盤可使原位巖芯、取芯筒和加重塊一同旋轉(zhuǎn)；凹槽用于放置取芯柱；旋轉(zhuǎn)把手用于轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)盤。
[0012]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述旋轉(zhuǎn)盤的中心部位設(shè)置凹槽。所述凹槽的形狀與取芯柱橫截面的形狀一致，凹槽的直徑較取芯柱橫截面的直徑略大即可，凹槽的深度以剛好使取芯柱穩(wěn)定放置為宜。
[0013]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述旋轉(zhuǎn)支架的兩端分別與所述旋轉(zhuǎn)盤和所述旋轉(zhuǎn)把手連接。
[0014]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述原位巖芯放置在所述旋轉(zhuǎn)盤的中心部位，所述原位巖芯隨著所述旋轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。
[0015]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述取芯筒組件包括支撐架、環(huán)形支架、水平切刀刀架、橫向切割把手、豎直切刀刀架、豎向切割把手和彈簧，所述取芯筒組件設(shè)置在所述原位巖芯組件的上方。橫向切割把手可左右移動，也可上下移動；豎向切割把手可上下移動；水平切刀用于切除露在取芯筒兩端的巖芯；豎直切刀用于切削取芯筒外側(cè)的原位巖芯；支撐架用于支撐加重塊。
[0016]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述支撐架設(shè)置在所述取芯筒另一端的邊緣部位。
[0017]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述環(huán)形支架設(shè)置在所述取芯筒的外側(cè)，所述環(huán)形支架上設(shè)置環(huán)形凹槽，所述取芯筒在所述環(huán)形支架內(nèi)轉(zhuǎn)動。
[0018]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述水平切刀刀架的兩端分別與所述橫向切割把手和所述水平切刀連接。
[0019]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述水平切刀的數(shù)量為兩個，分別與所述取芯筒的上、下兩端位于同一水平線上。
[0020]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述豎直切刀刀架的兩端分別與所述豎向切割把手和所述豎直切刀連接。
[0021]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述豎直切刀的數(shù)量為一個，與所述取芯筒呈刀鋒狀的一端位于同一水平線上。
[0022]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述彈簧的兩端分別與所述取芯筒和所述豎直切刀刀架連接。
[0023]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述加重組件包括加重塊、旋轉(zhuǎn)軸和吊桿，所述加重組件設(shè)置在所述取芯筒組件的上方。加重塊為取芯筒提供恒定不變的力；吊桿用于提升和降落加重塊。
[0024]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述加重塊為環(huán)形結(jié)構(gòu)。
[0025]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置在所述加重塊上端面的中心部位，所述加重塊以所述旋轉(zhuǎn)軸為中心轉(zhuǎn)動。
[0026]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述吊桿的兩端分別與所述導(dǎo)軌和所述旋轉(zhuǎn)軸連接。
[0027]在上述任一方案中優(yōu)選的是，還包括控制系統(tǒng)和傳感器。
[0028]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述控制系統(tǒng)通過導(dǎo)線與所述傳感器連接。
[0029]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述控制系統(tǒng)上設(shè)置控制開關(guān)、設(shè)置面板、蜂鳴器和報警燈?？刂崎_關(guān)用于控制整個系統(tǒng)和取芯裝置的啟動和停止。設(shè)置面板用于設(shè)定/顯示控制參數(shù)，比如:旋轉(zhuǎn)盤、取芯筒和加重塊的轉(zhuǎn)速，水平切刀切除露在取芯筒外側(cè)巖芯的速度，豎直切刀切削原位巖芯的速度，以及加重塊和取芯筒向下移動和向上移動的速度等。蜂鳴器和報警燈用于發(fā)出報警信號，提示取芯過程是否出現(xiàn)異常情況。在整個取芯過程中，若某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常，或某一控制參數(shù)的顯示值與其設(shè)定值出現(xiàn)嚴(yán)重偏離或較大波動時，蜂鳴器響起，相應(yīng)的報警燈變亮，控制開關(guān)自動關(guān)閉，取芯過程停止。若異常情況未消除，則蜂鳴器每隔5min鳴聲2s，報警燈一致變亮，直至恢復(fù)正常情況。
[0030]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述傳感器設(shè)置在旋轉(zhuǎn)盤、取芯筒、加重塊、水平切刀、豎直切刀和導(dǎo)軌上。旋轉(zhuǎn)盤、取芯筒和加重塊上分別設(shè)置一個傳感器，用于控制其轉(zhuǎn)速；豎直切刀上設(shè)置一個傳感器，用于控制其切削原位巖芯的速度；兩個水平切刀上分別設(shè)置一個傳感器，用于控制其切除取芯筒外側(cè)巖芯的速度；導(dǎo)軌上設(shè)置兩個傳感器，分別用于控制加重塊和取芯筒向下移動以及向上移動的速度。也可在其他組件上設(shè)置傳感器，以控制不同組件在取芯過程中的狀態(tài)。轉(zhuǎn)速、切削速度、移動速度等參數(shù)可根據(jù)實際取芯要求設(shè)定。
[0031]在上述任一方案中優(yōu)選的是，所述取芯筒和取芯柱均由不銹鋼、鋁合金、鎂合金中的任一種材料制成。不銹鋼具有良好的強度和硬度，能夠承受較高的吸力，而且其具有良好的耐腐蝕性、耐高溫性、焊接性能等。鋁合金和鎂合金也具有良好的力學(xué)性能，而且質(zhì)量輕，所以可大大降低過濾裝置的重量。
[0032]本發(fā)明的油砂巖芯的取芯裝置，結(jié)構(gòu)簡單，操作便捷，取芯效率高，成本低，滿足批量取芯的要求，還可實現(xiàn)由控制系統(tǒng)操作，使取芯過程更加精確。本發(fā)明的整個取芯過程用時僅為10-20min，而現(xiàn)有的液氮取芯過程至少需要4h，可見取芯效率大幅度提高。經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)，通過本發(fā)明的取芯技術(shù)制取的油砂巖芯的各項物理參數(shù)(如含水量、孔隙度、密度等)與采用現(xiàn)有的取芯技術(shù)制