[发明专利]一种深部保温保压取芯器

说明书

本发明公开一种深部保温保压取芯器，包括取芯器本体、供电组件、地面电源，所述取芯器本体与供电组件的一端通过连接组件电连接，供电组件的另一端与地面电源电连接；所述取芯器本体包括壳体、取芯舱、控温装置、控压装置、压力舱，取芯舱位于壳体的前部，所述取芯器本体的外侧壁上开设有凹槽，供电组件设置与凹槽内，导电组件与凹槽走形对应，导电组件安装在取芯本体的外侧壁的凹槽处，凹槽内表面上设置有绝缘涂层，内置电源设置在壳体内的电池舱中。本发明通过主动保温结合被动保温实现保温保压原位取样，满足科学研究需要。

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，具体涉及一种深部保温保压取芯器。

背景技术

目前，地球浅部矿产资源已逐渐枯竭，资源开发不断走向地球深部，煤炭开采深度已达1500m，地热开采深度超过3000m，金属矿开采深度超过4350m，油气资源开采深度达7500m，深部资源开采已成为常态。深部岩石总是处在高温环境中，与地表岩石有很大不同。而温度是影响岩石力学等性质的重要因素，其中逐渐向深部发展的煤炭资源开采活动便受到了温度的影响，因此众多学者已针对温度对煤岩力学性质、瓦斯吸附解析及渗流规律等的影响开展了研究。煤体力学性质方面，已有研究均表明煤体随着温度的升高，强度降低；瓦斯吸附/解吸方面的研究，相关学者均认为煤的吸附能力随着温度的升高而降低；而针对瓦斯在煤体内渗流与温度之间的关系比较复杂，学术界尚未形成统一认识。可见随着温度的升高，煤岩力学性质、瓦斯吸附解析、渗流规律等均会发生变化，将常温下岩石的各类性质当作深部岩石的性质将会给工程带来极大的偏差，因此温度作为深部岩石原位赋存环境之一显得尤为重要。科学钻探是人类解决所面临的资源、灾害、环境等重大问题不可或缺的重要手段，而传统大陆深地钻探取芯领域由于不能保温，岩芯温度的失真将导致不能完全科学获取原位岩芯力学行为规律和气相信息等，因此必须研发深部岩石原位保温取芯技术装备实现对深部原位环境条件下岩石温度的保真，为后续的测试分析提供基础。

目前在大陆深地钻探取芯领域，主要关注点仍集中在取芯钻进技术，只有海洋钻探领域已经率先关注海底沉积物保真取样技术，但海洋取芯器主要设计为保压取芯，绝大多数没有采用保温措施，而是当取芯器到达地面时，将岩芯放入特殊设计的装置中，采用快速覆冰或液氮冷冻等措施来实现保温目的，如DAPC和MAC取芯器；仅有少数的海底沉积物取芯器涉及保温技术，且其取芯器保温措施均为被动保温(减少岩芯散热量)，未采取主动保温措施(控制温度恒定)，最终岩芯温度仍会降低。此外，与海底沉积物保温取芯领域截然不同的是，陆地深部岩层往往处于高温状态，其保温取芯技术的目的是防止岩芯温度降低，因此已有的保温技术不能直接适用于深部岩层保温取芯，适用于岩层保温取芯技术仍需要进一步探索。

发明内容

本发明旨在提供一种深部保温保压取芯器，通过主动保温结合被动保温实现保温保压原位取样，满足科学研究需要。

为达到上述目的，本发明提供的上述一种深部保温保压取芯器，包括取芯器本体、供电组件、地面电源，所述取芯器本体与供电组件的一端通过连接组件电连接，供电组件的另一端与地面电源电连接；

所述取芯器本体包括壳体、取芯舱、控温装置、控压装置、压力舱，取芯舱位于壳体的前部，控温装置、控压装置位于壳体内部，控温装置、供电组件、地面电源、取芯舱、内置电源之间组配连接形成温度补偿系统，控压装置、取芯舱、内置电源之间组配连接形成压力补偿系统，内置电源设置在壳体内的电池舱中；

所述取芯器本体的外侧壁上开设有凹槽，供电组件设置与凹槽内，导电组件与凹槽走形对应，导电组件安装在取芯本体的外侧壁的凹槽处，凹槽内表面上设置有绝缘涂层。

优选的，所述控温装置包括温度传感器、温度控制器、主动控温组件，主动控温组件包裹取芯舱，温度传感器与取芯舱内壁贴合，温度传感器、主动控温组件均与温度控制器电连接。

进一步地，所述主动控温组件为石墨烯加热器，所述石墨烯加热器包裹取芯舱。

进一步地，所述取芯舱的内壁上设置有保温层。