【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于岩石科学钻探，特别涉及一种原位旋转混合生成成膜液的随钻成膜取心装置。
技术介绍
1、探索深地科学规律的关键是获得真实反映深部原位状态的研究样品，以直接获取准确的物理力学参数与资源赋存情况，是实现找矿勘探、重大工程安全建设、破解科学谜底的必经途径。然而，现有的常规取心工艺在实施岩心钻取、转移、测试的全过程中，对岩心缺少有效保护。岩心直接接触钻井液或密闭液，难以避免岩心孔隙内物质扩散丢失，将导致岩心分析结果失真。因此，需要开发深部原位保质保湿保光取心技术。设计开发了深部原位保质保湿保光取心技术。该技术利用一种成膜液，通过随钻动态过程中覆盖于岩心表面，在岩心表面均匀生长一层具备高阻隔性能的致密高分子固态膜，该层膜能保存岩心内易挥发油气组份、保持岩心内部湿度稳定性及原位黑暗无光环境，以真正获取保存深部原位真实状态的岩心样本。成膜液内产生固化反应的化学试剂分为双组份，分别自隔离预储存，在深部原位混合形成成膜液。
2、现有技术中，随钻成膜取心装置中的传统静态混合器结构可能出现的问题：由于静态混合器只能一次性混合流入的前驱a液和b液，可能因为前驱a液和b液流入的比例不同步而导致混合不均，形成的成膜液不能充分发生固化反应，不能生成最佳阻隔性能的固态膜，导致对岩心的密封效果差。
技术实现思路
1、为了解决现有技术存在的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种原位旋转混合生成成膜液的随钻成膜取心装置，可忽略前驱a液和b液运移比例不均匀的问题，并实现对a液和b液多次、持续搅拌混合
2、一种原位旋转混合生成成膜液的随钻成膜取心装置，包括钻柱，钻柱内连接有岩心筒，岩心筒内套设有隔离活塞和底部活塞，隔离活塞上连接有二段中心杆，二段中心杆的另一端从岩心筒的顶部伸出，二段中心杆的上段套设有一段中心杆，二段中心杆的下部套设有三段中心杆，三段中心杆的下端与底部活塞转动连接，三段中心杆上连接有搅拌扇片；所述隔离活塞将岩心筒的内腔分隔成上腔体和下腔体，上腔体中储存液a液，下腔体中储存b液；所述岩心筒的下部设置有用于卡断岩心的岩心爪组件。
3、将取心器下放至井底位置，取心开始前，通过上提一段中心杆，将二段中心杆及隔离活塞向上拉至岩心筒的顶部，前驱a液与前驱b液在岩心筒内汇合。下放一段中心杆，使其底端与三段中心杆接触。通过驱动井口转盘带动一段中心杆，一段中心杆底端与三段中心杆顶端的螺纹上扣连接为一体。通过持续旋转一段中心杆，搅拌扇片使岩心筒内的前驱a液和b液充分均匀搅拌混合，形成具备高效固化能力的高品质成膜液。取心开始时，固定一段中心杆，驱动钻柱与取心钻头向下钻进，岩心筒与底部活塞间形成相对运动并压缩储液空间，使成膜液排出。岩心进入岩心筒，成膜液随钻覆盖在钻取的岩心的各表面，驱替岩心周围外来流体。
4、本专利技术创新设计了一种原位旋转混合生成成膜液的随钻成膜取心装置，采用旋转扇片原位混合前驱a液和b液。该装置避免了传统静态混合器结构可能出现的问题：由于静态混合器只能一次性混合流入的前驱a液和b液，可能因为前驱a液和b液流入的比例不同步而导致混合不均，形成的成膜液不能充分发生固化反应，导致对岩心的密封效果差。本专利技术通过旋转扇片原位混合，可确保对前驱a液和b液在原位持续充分搅拌混合，形成高品质均匀混合的成膜液，提高对岩心的原位密封效果。同时，该装置可任意控制前驱液a液和b液的预置比例，提高前驱液的预置量，在工程应用中稳定性高。
5、作为本专利技术的优选方案，所述隔离活塞上设置有隔离单向阀，底部活塞中设置有单向阀。将二段中心杆及隔离活塞向上拉时，前驱a液经过隔离单向阀，与前驱b液在岩心筒内汇合。驱动钻柱与取心钻头向下钻进，岩心筒与底部活塞间形成相对运动并压缩储液空间，使成膜液从单向阀排出。隔离单向阀和单向阀能避免液体在取心前泄漏或反向流动。
6、作为本专利技术的优选方案，所述钻柱和岩心筒通过轴承连接。由于存在轴承，岩心筒只做不旋转的向下运动。
7、作为本专利技术的优选方案，所述二段中心杆的上端和下端均设置有缩颈口，一段中心杆的下端和三段中心杆的上端均设置有限位头，二段中心杆上端的缩颈口对一段中心杆的限位头限位，二段中心杆下端的缩颈口对三段中心杆的限位头限位。一段中心杆和三段中心杆可在二段中心杆中滑动，但滑动行程可由二段中心杆顶部和底部的缩颈口对一段中心杆和三段中心杆进行限位，避免一段中心杆或三段中心杆脱出二段中心杆。
8、作为本专利技术的优选方案，所述一段中心杆的下端和三段中心杆的上端通过螺纹连接。下放一段中心杆时，使其底端外螺纹与三段中心杆顶端的内螺纹接触。通过驱动井口转盘带动一段中心杆，一段中心杆与三段中心杆螺纹上扣连接为一体，便于钻进的时候岩心进入岩心筒。
9、作为本专利技术的优选方案，所述搅拌扇片连接于三段中心杆的下部。取心开始时，固定一段中心杆，驱动钻柱与取心钻头向下钻进，搅拌扇片连接于三段中心杆的下部，从而钻柱能相对于三段中心杆移动的距离较大，从而延长取心距离。
10、作为本专利技术的优选方案，所述岩心爪组件包括岩心爪和底部密封器，岩心筒的下段为取心段，取心段设置有岩心爪斜槽，岩心爪套设于岩心爪斜槽内，底部密封器连接于取心段的底部；所述岩心爪上设置成膜液流道。
11、岩心进入岩心筒，底部密封器张开，成膜液随钻覆盖在钻取的岩心的各表面，驱替岩心周围外来流体。取心完成后，上提钻柱与一段中心杆，岩心爪拔断岩心，底部密封器回弹，成膜液可覆盖岩心底部，实现对岩心各表面完全覆盖和初步隔离保护。一段时间后，成膜液由液态转变为固态膜层。固态膜层具备良好的阻隔密封性能，实现对岩心的完全密封保护。
12、作为本专利技术的优选方案，从上到下的方向上，岩心爪斜槽逐渐向钻柱中心倾斜；所述岩心爪斜槽的上侧设置有对岩心爪限位的限位台阶。
13、作为本专利技术的优选方案，所述底部密封器为花瓣状结构。
14、作为本专利技术的优选方案，所述隔离活塞上的隔离单向阀的数量为至少两个；所述底部活塞上设置有相互连通的一个出液流道和至少两条进液流道，进液流道与下腔体连通，单向阀设置于出液流道内。
15、本专利技术的有益效果为：
16、本专利技术创新设计了一种原位旋转混合生成成膜液的随钻成膜取心装置，采用旋转扇片原位混合前驱a液和b液。本专利技术通过旋转扇片原位混合，可确保对前驱a液和b液在原位持续充分搅拌混合，形成高品质均匀混合的成膜液，在岩心表面生成具备高效阻隔性能的固态膜，提高对岩心的原位密封效果。同时，该装置可任意控制前驱液a液和b液的预置比例，提高前驱液的预置量，在工程应用中稳定性高。
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1.一种原位旋转混合生成成膜液的随钻成膜取心装置，其特征在于：包括钻柱(3)，钻柱(3)内连接有岩心筒(5)，岩心筒(5)内套设有隔离活塞(8)和底部活塞(13)，隔离活塞(8)上连接有二段中心杆(2)，二段中心杆(2)的另一端从岩心筒(5)的顶部伸出，二段中心杆(2)的上段套设有一段中心杆(1)，二段中心杆(2)的下部套设有三段中心杆(7)，三段中心杆(7)的下端与底部活塞(13)转动连接，三段中心杆(7)上连接有搅拌扇片(11)；所述隔离活塞(8)将岩心筒(5)的内腔分隔成上腔体和下腔体，上腔体中储存液A液(6)，下腔体中储存B液(10)；所述岩心筒(5)的下部设置有用于卡断岩心(20)的岩心爪组件。
2.根据权利要求1所述的一种原位旋转混合生成成膜液的随钻成膜取心装置，其特征在于：所述隔离活塞(8)上设置有隔离单向阀(9)，底部活塞(13)中设置有单向阀(14)。
3.根据权利要求1所述的一种原位旋转混合生成成膜液的随钻成膜取心装置，其特征在于：所述钻柱(3)和岩心筒(5)通过轴承(4)连接。
4.根据权利要求1所述的一种原位旋转混合生成
5.根据权利要求1所述的一种原位旋转混合生成成膜液的随钻成膜取心装置，其特征在于：所述一段中心杆(1)的下端和三段中心杆(7)的上端通过螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的一种原位旋转混合生成成膜液的随钻成膜取心装置，其特征在于：所述搅拌扇片(11)连接于三段中心杆(7)的下部。
7.根据权利要求1所述的一种原位旋转混合生成成膜液的随钻成膜取心装置，其特征在于：所述岩心爪组件包括岩心爪(15)和底部密封器(17)，岩心筒(5)的下段为取心段，取心段设置有岩心爪斜槽(22)，岩心爪(15)套设于岩心爪斜槽(22)内，底部密封器(17)连接于取心段的底部；所述岩心爪(15)上设置成膜液流道。
8.根据权利要求7所述的一种原位旋转混合生成成膜液的随钻成膜取心装置，其特征在于：从上到下的方向上，岩心爪斜槽(22)逐渐向钻柱(3)中心倾斜；所述岩心爪斜槽(22)的上侧设置有对岩心爪(15)限位的限位台阶。
9.根据权利要求7所述的一种原位旋转混合生成成膜液的随钻成膜取心装置，其特征在于：所述底部密封器(17)为花瓣状结构。
10.根据权利要求1～9任意一项所述的一种原位旋转混合生成成膜液的随钻成膜取心装置，其特征在于：所述隔离活塞(8)上的隔离单向阀(9)的数量为至少两个；所述底部活塞(13)上设置有相互连通的一个出液流道和至少两条进液流道，进液流道与下腔体连通，单向阀(14)设置于出液流道内。
...【技术特征摘要】
1.一种原位旋转混合生成成膜液的随钻成膜取心装置，其特征在于：包括钻柱(3)，钻柱(3)内连接有岩心筒(5)，岩心筒(5)内套设有隔离活塞(8)和底部活塞(13)，隔离活塞(8)上连接有二段中心杆(2)，二段中心杆(2)的另一端从岩心筒(5)的顶部伸出，二段中心杆(2)的上段套设有一段中心杆(1)，二段中心杆(2)的下部套设有三段中心杆(7)，三段中心杆(7)的下端与底部活塞(13)转动连接，三段中心杆(7)上连接有搅拌扇片(11)；所述隔离活塞(8)将岩心筒(5)的内腔分隔成上腔体和下腔体，上腔体中储存液a液(6)，下腔体中储存b液(10)；所述岩心筒(5)的下部设置有用于卡断岩心(20)的岩心爪组件。
2.根据权利要求1所述的一种原位旋转混合生成成膜液的随钻成膜取心装置，其特征在于：所述隔离活塞(8)上设置有隔离单向阀(9)，底部活塞(13)中设置有单向阀(14)。
3.根据权利要求1所述的一种原位旋转混合生成成膜液的随钻成膜取心装置，其特征在于：所述钻柱(3)和岩心筒(5)通过轴承(4)连接。
4.根据权利要求1所述的一种原位旋转混合生成成膜液的随钻成膜取心装置，其特征在于：所述二段中心杆(2)的上端和下端均设置有缩颈口，一段中心杆(1)的下端和三段中心杆(7)的上端均设置有限位头，二段中心杆(2)上端的缩颈口对一段中心杆(1)的限位头限位，二段中心杆(2)下端的缩颈口对三段中心杆(7)的限位头限位。
...【专利技术属性】
技术研发人员：朱亮宇，赵治宇，谢和平，刘涛，石祥超，杨东升，邱紫柔，唐文彬，杨泽洲，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
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