[发明专利]一种自补偿式原位钻井取芯与测试装置

说明书

本发明公开了一种自补偿式原位钻井取芯与测试装置，包括从上至下依次固定连接的安全上接头、电源基座、岩心控制基座、第一扶正接头、取芯内筒、取芯外筒、第二扶正接头、岩心测控基座、井下取芯钻头；岩心控制基座内部设置有压力温度控制装置；相应地，岩心测控基座内部设置有压力温度测量装置和球阀启闭控制装置；且在取芯内筒和取芯外筒之间安装有保温装置上段、保温装置下段；保温装置上段和保温装置下段之间设置有岩芯形变测试装置；取芯内筒上端设置有岩芯压力补偿装置。本发明装置不但能够取出更能真实反映原位环境中的岩石力学性能与天然气水合物组分的岩芯样品，且能够实现随钻随测、随取随测、实时保真的自补偿式原位钻井取芯。

技术领域

本发明涉及石油勘探与开发石油工程钻井取芯技术领域，更具体地说是涉及一种自补偿式原位钻井取芯与测试装置。

背景技术

对天然气水合物沉积物岩芯的研究是石油资源开发和工程地质评价研究所需的必不可少的基础资料。常规取芯钻具组合只有简单的取芯工具、扶正器及加重钻杆等组合，并没有保压措施，或者密闭取芯工具的保压时间有限，岩芯从井下回收到井口时，由于温度和压力等环境条件的变化，岩芯样品内部结构会发生改变，从而无法反应实际地层中天然气水合物的真实性质，甚至无法得到完整的岩芯样品。同时，实现井下岩芯的随钻随测、随取随测也是一个科学难题。截止目前，针对井下取芯的课题在国内已经展开了大量的科学研究，但很多也只是停留在概念化阶段，还需要不断研究与摸索。

因此，如何提供一种不但能够取出更能真实反映原位环境中的岩石力学性能与天然气水合物组分的岩芯样品，且能够实现随钻随测、随取随测、实时保真的自补偿式原位钻井取芯与测试装置是本领域亟需解决的技术问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种自补偿式原位钻井取芯与测试装置，目的就是为了能够取出更能真实反映原位环境中的岩石力学性能与天然气水合物组分的岩芯样品，实现随钻随测、随取随测、实时保真。

为解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：

一种自补偿式原位钻井取芯与测试装置，包括从上至下依次固定连接的安全上接头、电源基座、岩心控制基座、第一扶正接头、所述取芯内筒、取芯外筒、第二扶正接头、岩心测控基座、井下取芯钻头；

所述岩心控制基座内部设置有压力温度控制装置；相应地，岩心测控基座内部设置有压力温度测量装置和球阀启闭控制装置；所述取芯内筒套设于所述取芯外筒内部，且在所述取芯内筒和所述取芯外筒之间安装有保温装置上段、保温装置下段；所述保温装置上段和所述保温装置下段之间设置有岩芯形变测试装置；

所述取芯内筒上端设置有岩芯压力补偿装置，且通过一取芯内筒端盖与所述取芯内筒固定连接；且所述保温装置上段与所述压力补偿装置通过特制橡胶垫环相隔；所述保温装置下段下端通过一内筒固定套与所述取芯内筒限位固定；所述内筒固定套下端设置有球阀和球阀阀座；所述保温装置下段下端与所述岩心测控基座之间亦通过所述特制橡胶垫环相隔。

优选地，所述电源基座四周均布有多个电源腔室，每个所述电源腔室内均设置有锂电池电源；每个所述电源腔室上可拆卸安装有一密封盖，且每个所述电源腔室均设有特殊材质的橡胶密封垫片，与所述电源腔室内部和所述密封盖紧密贴合。

优选地，所述电源腔室设置为4个；相应的，所述密封盖亦设置为4个；且4个电源腔室沿所述电源基座圆周成90°对称分布。4个电源腔室各自工作、互不干涉，分别为压力测控模块、温度测控模块、岩芯形变测试模块和球阀启闭控制模块供电。4个电源腔室分别为第一电源腔室、第二电源腔室、第三电源腔室和第四电源腔室；所述第一电源腔室为球阀启闭控制模块供电；所述第二电源腔室为压力测控模块模块供电；所述第三电源腔室为岩芯形变测试模块供电；所述第四电源腔室为温度测控模块模块供电。

优选地，所述压力温度控制装置包括温控装置和压控装置，所述温控装置与所述压控装置呈180°对称分布在所述岩心控制基座两侧；