[发明专利]一种可燃冰原位随钻成膜保质取心模拟装置

说明书

本发明涉及岩石钻探技术领域，具体公开了一种可燃冰原位随钻成膜保质取心模拟装置，包括设置的模拟舱、安装在腔室内岩心、位于腔室内且沿竖向移动的取心组件；取心组件包括取心筒、取心外钻、成膜机构、密封器、安装在取心筒上方的行程活塞、以及降温组件；行程活塞将腔室分割为用于储存盐析液的溶液腔室和用于储存液压油的油缸腔室，在模拟舱上设置有溶液入口和溶液出口。本发明模拟真实深海环境在取心过程中能够对岩心表面覆盖成膜液，取心结束后使得成膜液形成固态膜层，通过盐析液对使得固态膜层产生盐析作用，提高阻隔性能与力学性能得到增强，提升保质效能，并防止岩心内部物质散失，使所取岩心能真实反映原位可燃冰赋存状态。

技术领域

本发明涉及岩石钻探技术领域，更具体地讲，涉及一种可燃冰原位随钻成膜保质取心模拟装置。

背景技术

获取准确反映原位可燃冰样品内的物质信息具有重大科学意义，能为可燃冰储层准确勘探评估，烷烃的海底微生物成因、运移规律研究提供指导。然而，现有的海底沉积物取心工艺未考虑对岩心采取保护措施，岩心直接接触外界环境，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，原始微生物消亡，更无法研究海底生命科学的奥秘。因此，需要开发可燃冰原位随钻成膜保质取心技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可燃冰原位随钻成膜保质取心模拟装置，能实现深海原位高压低温环境重构；模拟随钻动态释放成膜液，在岩心表面形成固态密封膜层的工艺过程；能够有效的为海底资源勘探与开发作业提供指导，为海底沉积物科学、海底生物学探索研究奠定基础

本发明解决技术问题所采用的解决方案是：

一种可燃冰原位随钻成膜保质取心模拟装置，包括设置有腔室的模拟舱、安装在腔室内且位于腔室底部的岩心、位于腔室内且沿竖向移动的取心组件；所述取心组件位于岩心上方；

所述取心组件包括设置有内腔且与岩心同轴设置的取心筒、套装在取心筒外侧的取心外钻、沿取心筒轴向移动且位于内腔内的成膜机构、位于内腔底部且用于内腔开合的密封器、安装在取心筒上方的行程活塞、以及对取心筒、成膜机构及密封器进行降温的降温组件；

所述行程活塞将腔室分割为用于储存盐析液的溶液腔室和用于储存液压油的油缸腔室，其中溶液腔室位于油缸腔室的下方，在模拟舱上设置有与溶液腔室连通的溶液入口和溶液出口；

所述成膜机构与内腔之间形成成膜液储存腔，在所述成膜液储存腔内储存有成膜液。

在取心前，进行环境模拟及装置装配；成膜液置于成膜液储存腔内，将取心组件和岩心依次放置在腔室内；通过高压泵向溶液腔室内注入海水溶液，模拟深海原位水环境和高压环境；通过降温管道控制溶液腔室内海水溶液温度，模拟深海可燃冰原位低温环境；通过取心外钻进行取心，并使得岩心进入到内腔，取心过程中，成膜液将对于岩心外侧进行包裹，通过降温组件对于密封器、取心筒、成膜机构进行降温，冷源集中于岩心顶部与底部中心，使得岩心顶部与底部上的成膜液呈射线状定向微观生长形成固态膜层，随后膜层沿岩心侧壁向轴向中心生长，直至完全包覆岩心；固态膜层完成固化后，盐析液进入溶液腔室内替换海水溶液；盐析液中的离子逐步扩散入膜材中，产生盐析作用，使固态膜层的阻隔性能与力学性能得到增强，提升保质效能；最终实现在深海重构的低温、高压水环境中模拟生成高性能的固态密封膜层，长效保存岩心中原始物质信息。

在一些可能的实施方式中，为了有效的实现取心；

所述取心外钻包括套装在取心筒外侧的外筒、以及与外筒连接且位于密封器底部的钻头。

在一些可能的实施方式中，为了有效的实现随钻成膜，使得取心过程中在进入内腔内岩心进行覆膜；

所述成膜机构包括套装在内腔内且设置有排液通道的排液活塞、与取心筒同轴设置且一端与排液活塞连接的中心杆；所述中心杆的另外一端依次穿过取心筒、取心外钻、形成活塞和模拟舱；