一种实验室快速获取岩心柱子的方法及其装置与流程

本发明属于非常规油气开采技术领域，具体地涉及一种实验室快速获取岩心柱子的方法及其装置。

背景技术：

非常规天然气（页岩气、煤层气）勘探开发最近二十年获得巨大成功。在中国，页岩气、煤层气已进入到规模化产能建设阶段。但是由于中国特有的地质复杂性，决定中国非常规油气勘探开发及研究模式与美国不同，必须进行大量的实验室分析测试工作，以获得试验数据以指导非常规油气勘探开发工作。

目前国内各地质实验室，都是用机械方法，类似一个钻床，利用空心的钻具，对岩石切割后，将岩心柱子取出。针对页岩，由于其自身层理发育，且大量发育各种形态裂缝，用此方法很难完整地取出岩心柱子，通常都是先用液氮冷冻，再进行切割作业。原来的机械式方法，对岩心柱子外径及长度要求受取心钻具的影响，而一些试验如流动性测试等，对岩心柱子试样有长度要求；此外，用液氮或线切割方法，岩心遇冷或受热其内部结构会发生改变，因此现有方法获得的岩心试样，很难满足试验要求。因此需要一种能简单，快速获得岩心柱子的方法及装置，以满足实验工作的需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种实验室快速获取岩心柱子的方法及其装置，本发明采用高压水射流理论及方法，很好地解决了问题，实现实验室快速、完整地获取岩心柱子，满足实验工作的需求。

本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的：一种实验室快速完整地获取岩心柱子的方法，利用微型高压水射流装置，产生高压水射流，喷嘴前端混入砂作切割磨料，细小喷嘴产生高压射流，在预先设置的控制指令下，通过行走机构带动，可以在岩石上切出各种形状、不同直径及长度的岩心柱子，满足实验室工作要求。

所述一种实验室快速获取岩心柱子的方法的装置，包括微型高压水射流装置及喷嘴，微型高压水射流装置通过水吸入管与容器里的水连接；喷嘴前端设有混砂装置，喷嘴与行走装置连接，喷嘴对着岩样；即微型高压水射流装置通过管线A与混砂装置连接，混砂装置通过管线B与喷嘴连接，喷嘴对着岩样进行切割。

所述混砂装置包括混砂容器、混砂吸入管及金刚砂；即一个带有管线的混砂容器，内部盛装金钢砂，利用高压水射流流速产生的负压，通过混砂管线，将金钢砂作为磨料吸入至高压水射流管线内，降低高压水射流系统的压力，提高切割效率。

所述行走机构包括移动支架，移动支架分别通过丝杠A和丝杠B与互为垂直的步进电机A和步进电机B连接；即一个可以运动的移动支架，带动喷嘴在X-Y坐标平面运动；通过控制系统指令，控制两个互为垂直的步进电机A、步进电机B，通过丝杠A、丝杠B带动喷嘴，实现不同直径的圆周运动，以切割出不同直径的岩心柱体；同时还可通过指令，控制喷嘴实现上下运动，以调整靶距。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明具有以下特点：

1、采用微型高压水射流装置，装置体积小，操作简单。

2、可以制备不同形状、不同直径的试样。

3、可以根据实验要求制备不同长度的岩心试样。

4、针对页岩等特殊岩石，制备实验室用岩心柱子效率高，成品率高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明行走机构的结构示意图。

图中标记：1、微型高压水射流装置，2、管线A，3、混砂容器，4、混砂吸入管，5、管线B，6、行走机构，7、喷嘴，8、岩样，9、金刚砂，10、水，11、容器，12、水吸入管；

6-1、步进电机A，6-2、丝杠A，6-3、移动支架，6-4、丝杠B，6-5、步进电机B。

具体实施方式

以下结合附图和较佳实施例，对依据本发明提出的一种实验室快速获取岩心柱子的方法及其装置具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。

参见图1，一种实验室快速完整地获取岩心柱子的方法，利用微型高压水射流装置，产生高压水射流，喷嘴前端混入砂作切割磨料，细小喷嘴产生高压射流，在预先设置的控制指令下，通过行走机构带动，可以在岩石上切出各种形状、不同直径及长度的岩心柱子，满足实验室工作要求。

所述一种实验室快速获取岩心柱子的方法的装置，包括微型高压水射流装置1及喷嘴7，微型高压水射流装置1通过水吸入管12与容器11里的水10连接；喷嘴7前端设有混砂装置，喷嘴7与行走装置6连接，喷嘴7对着岩样8；即微型高压水射流装置1通过管线A2与混砂装置连接，混砂装置通过管线B5与喷嘴7连接，喷嘴7对着岩样8进行切割。

所述混砂装置包括混砂容器3、混砂吸入管4及金刚砂9；即一个带有管线的混砂容器3，内部盛装金钢砂9，利用高压水射流流速产生的负压，通过混砂管线4，将金钢砂9作为磨料吸入至高压水射流管线5内，降低高压水射流系统的压力，提高切割效率。

所述行走机构6包括移动支架6-3，移动支架6-3分别通过丝杠A6-2和丝杠B6-4与互为垂直的步进电机A6-1和步进电机B6-5连接；即一个可以运动的移动支架6-3，带动喷嘴7在X-Y坐标平面运动；通过控制系统指令，控制两个互为垂直的步进电机A6-1、步进电机B6-5，通过丝杠A6-2、丝杠B6-4带动喷嘴7，实现不同直径的圆周运动，以切割出不同直径的岩心柱体；同时还可通过指令，控制喷嘴实现上下运动，以调整靶距。

本发明具有以下特点：

1、采用微型高压水射流装置，装置体积小，操作简单。

2、可以制备不同形状、不同直径的试样。

3、可以根据实验要求制备不同长度的岩心试样。

4、针对页岩等特殊岩石，制备实验室用岩心柱子效率高，成品率高。

5、不破坏岩心原有的结构。

需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。