[发明专利]一种泥页岩防碎裂自启动式冷冻取样器及其取样方法

说明书

本发明公开了一种泥页岩防碎裂自启动式冷冻取样器及其取样方法，是由异径接头、分流接头、调节单动机构、外管、岩心防碎及冷源启动取心机构、扩孔器、岩心卡断机构和钻头组成；本发明具有防碎裂功能，尤其适用于易碎裂地层如泥页岩、油页岩、页岩气、天然气水合物和煤层气等的岩心取样；本发明在不同岩层和不同深度取样时，只需根据需要设置不同的冷冻量以及阀的压力值即可，操作简单，且其适用于多种类型的冷源，适用范围广泛；采用孔底自启动式冷冻方法，可减少人工操作，提高效率；本发明冷冻完成后具有报警功能，进行提钻取心，提至地表后，拆卸操作简单，便于后续分析测试工作。

技术领域

本发明涉及易碎裂地层冷冻取心领域，特别涉及一种泥页岩防碎裂自启动式冷冻取样器及其取样方法。

背景技术

岩心是油气勘探、开发过程中取得的完整的第一手资料，通过大量对岩心的分析与研究才能为制定合理的开发方案、准确计算油气田储量、制定增产措施提供依据。在一个沉积盆地内寻找油气，需要从目的层的岩心取样化验分析各项生油(气)指标，根据化验所得结果可以从生油(气)角度选择勘探油气藏的目的层和有利地区，通过对取出岩心的分析，进一步了解储集层中油、气、水的分布情况，油气层的空隙度、渗透率、含油气饱和度以及油气层的有效厚度，以确定油气层的工业开采价值。因此，在油气田勘探、开发各阶段，为查明储油气层的性质或从大区域的地层对比到检查油气田开发效果，评价和改进开发方案，任一研究步骤都离不开对岩心的观察和研究。

页岩油气具有典型的自生自储特征，是一种资源潜力巨大的新型非常规油气资源。目前，页岩气勘探开发在我国四川盆地及其周缘地区取得了一系列重大突破，已形成涪陵、长宁、威远等页岩气产区，尤其在四川东南发现了中国首个近四千亿方的大型页岩气田，泥页岩属于泥岩和页岩之间的过渡岩石类型，可见发育不完善的页理，一般是浅湖到深湖沉积的产物，常见的泥页岩类型有泥质泥页岩、碳质泥页岩、硅质泥页岩、钙质泥页岩等，当泥页岩中混入一定量的砂质成分时，会形成砂质泥页岩，富有机质泥页岩是形成泥页岩油气的主要岩石类型，泥页岩油气是非常规油气中的一种，并且泥页岩油藏已经成为勘探突破目标。

油气储层的微观孔隙结构和分布特征对于其储集能力、渗流机理等规律起着决定作用，对于不同沉积环境的页岩、泥页岩储层，其储层性质、微观孔隙结构特征、分布规律一般差别较大，并且泥页岩易于破裂、剥落及坍塌和遇水敏感，导致在钻进取样过程中很难取到具有完整储层性质的样品。

目前，针对页岩气的取样的技术有常规取心和特殊取心，特殊取心技术主要有密闭取心技术、保压密闭取心技术和水平井取心技术；密闭取心时，一般采用的是密封液，成本相对较高，而且岩心容易受到流动的钻井液的侵蚀，从而造成污染；保压密闭取心则更多的是依靠球阀完成密封，可靠性有所提升，但是整套机构复杂，有多处易损件容易造成密封失效，成功率依然不高，冷冻取样的冷源启动方式多采用地表投球和冷源外置，人为因素多，不易控制。因此，开发一种适合泥页岩性质的新型取心器及取心方法具有实际应用价值。

发明内容

本发明的目的是要解决上述现有取样器岩心易破碎、易污染、采取率低和冷源启动可控性差等问题，而提供一种泥页岩防碎裂自启动式冷冻取样器及其取样方法。

本发明之一种泥页岩防碎裂自启动式冷冻取样器，是由异径接头、分流接头、调节单动机构、外管、岩心防碎及冷源启动取心机构、扩孔器、岩心卡断机构和钻头组成，异径接头、分流接头、调节单动机构、岩心防碎及冷源启动取心机构、岩心卡断机构依次螺纹连接在一起，异径接头、分流接头、外管、扩孔器和钻头依次螺纹连接在一起；

异径接头上部与钻杆螺纹连接，下部与分流接头螺纹连接；

分流接头上部与异径接头螺纹连接，下部分别与单动轴和外管螺纹连接；