[发明专利]一种原位自触发随钻成膜保质取心装置及方法

说明书

本发明公开一种原位自触发随钻成膜保质取心装置及方法，包括外钻杆和中心杆，外钻杆内通过轴承连接设置有取心筒，中心杆密封伸缩设置在取心筒内，外钻杆远离中心杆的一端设置有用于取岩石的取心钻头，中心杆上固定有压缩部，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，挤压腔内设置有分别用于储存液体A和B的储液盘管A和储液盘管B，取芯筒上还设置有成膜液释放机构和混合盘管，成膜液释放机构包括与混合盘管连通的调节腔，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活动组件；成膜液随钻进取心过程，在岩心表面覆盖，通过交联固化反应形成固态保质密封膜。

技术领域

本发明涉及岩石的科学钻探技术领域，具体而言，涉及一种原位自触发随钻成膜保质取心装置及方法。

背景技术

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。

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，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的保质随钻成膜取心方法和装置。

发明内容

本发明旨在提供一种原位自触发随钻成膜保质取心装置及方法，随钻进取心动态过程中，成膜单液触发释放经过静态混合搅拌器形成成膜液，成膜液在岩心表面均匀完整覆盖，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。

本发明的实施例是这样实现的：

一种原位自触发随钻成膜保质取心装置，包括外钻杆和中心杆，所述外钻杆内通过轴承连接设置有取心筒，所述中心杆密封伸缩设置在所述取心筒内，所述外钻杆远离中心杆的一端设置有用于取岩石的取心钻头，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。

优选的，所述储液盘管A和储液盘管B交错盘绕设置在所述挤压腔内，所述成膜液释放机构的数量为两个，一个用于单独连通储液盘管A和混合盘管、另一个用于单独连通储液盘管B和混合盘管。储液盘管A和储液盘管B为较软，易变形、耐高温的材质制成，比如硅胶、乳胶等。

优选的，所述混合盘管内设置有静态混合器，所述静态混合器设置在靠近混合盘管进液口的一端，并用于混合不同的成膜单液形成混合后的成膜液。

优选的，所述成膜液释放机构设置在挤压腔上方，所述储液盘管A和储液盘管B的底部无开口，顶部设置有与所述成膜液释放机构连通的开口，所述混合盘管设置在所述压缩部的底部且固定在所述中心杆上，所述取心筒上设置有用于连通所述混合盘管和调节腔的第一输液管。