本發(fā)明涉及地質(zhì)勘探開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，特別地涉及一種巖石樣品取芯裝置。

背景技術(shù)：

在例如頁巖層的地層中，通常以吸附或游離的方式貯存有大量的天然氣，屬于非常規(guī)氣藏。在頁巖中，以這種形態(tài)貯存的天然氣的含量一般大于90％，因此其含量的大小直接關(guān)系到天然氣的富集程度和開發(fā)技術(shù)。

在我國，通常通過非密閉式的方法獲取頁巖層的巖石樣品，并對這種巖石樣品進(jìn)行檢測以估算地層中的天然氣含量。在獲取巖石樣品的過程中，巖石樣品中吸附或游離的天然氣，尤其是在巖石樣品表面及其附近吸附或游離的天然氣，容易在壓降的作用下逸出。由于頁巖層通常較深，獲取巖石樣品的時間較長，因此這種逸出較為嚴(yán)重，從而使得天然氣的損失較大，并且損失量的波動也較大。在對損失的天然氣進(jìn)行估算時，這種損失會導(dǎo)致估算的誤差較大，從而會造成對例如頁巖層的地層中的天然氣的貯存量的估算產(chǎn)生較大的誤差。這會對天然氣的進(jìn)一步開發(fā)和研究造成較大的影響。

因此，需要一種能為更加精確地估算天然氣含量而提供巖石樣品的裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提出了一種巖石樣品取芯裝置，能為更加精確地估算天然氣含量而提供巖石樣品。

本發(fā)明提出了一種巖石樣品取芯裝置，包括容納巖石樣品的容納筒，以及與容納筒相連并能伸入到容納筒內(nèi)的取芯器，其中，取芯器能對樣品容納腔內(nèi)的巖石樣品進(jìn)行取芯。

通過本發(fā)明提出的巖石樣品取芯裝置，能對從地層中取出的巖石樣品進(jìn)行取芯。巖石樣品內(nèi)部的天然氣與巖石樣品表面的天然氣相比，損失較少，尤其是對于頁巖這種具有低孔低滲特點(diǎn)的巖石樣品而言，其內(nèi)部的天然氣損失能大體忽略 不計。將從地層中直接取出的巖石樣品放入到筒體內(nèi)的樣品容納腔內(nèi)，并通過夾持組件進(jìn)行固定。再通過取芯器對固定好的巖石樣品進(jìn)行取芯，即可得到天然氣損失量較少的巖芯。對這種巖芯進(jìn)行檢測，能夠使估算出的天然氣含量更加準(zhǔn)確。

在一個實施例中，巖石樣品取芯裝置還包括容納于容納筒內(nèi)的固定件，固定件與巖石樣品的一端相接觸以固定巖石樣品。通過固定件將巖石樣品固定在容納筒內(nèi)，能有效保證巖石樣品不會在取芯過程中活動，從而有效保證了取心過程的順利進(jìn)行。

在一個實施例中，固定件包括與容納筒的軸線相垂直的抵接部，抵接部能抵在巖石樣品的表面上以固定巖石樣品。通過抵接部可將巖石樣品抵在其他固定件上或容納筒的內(nèi)壁上，通過這種結(jié)構(gòu)將巖石樣品固定在容納筒內(nèi)。

在一個實施例中，巖石樣品取芯裝置還包括從抵接部朝向設(shè)置巖石樣品的一側(cè)延伸的卡爪，其中，卡爪與抵接部包圍巖石樣品的一端以固定巖石樣品。通過卡爪與抵接部一起接觸巖石樣品，能更加穩(wěn)定地固定巖石樣品。另外，此時抵接部不必對巖石樣品施加較大的壓力，由此防止了巖石樣品受擠壓而損壞。

在一個實施例中，固定件與容納筒的筒壁密封式接觸。這樣能使巖石樣品所在的環(huán)境密封，從而在取芯的過程中，能夠防止巖石樣品繼續(xù)向外泄露天然氣。

在一個實施例中，在容納筒內(nèi)設(shè)置有兩個固定件，兩個固定件沿筒體的軸線相對設(shè)置以在兩個固定件之間固定巖石樣品。通過兩個固定件能固定巖石樣品的相對兩端，從而能更加有效而穩(wěn)定地固定巖石樣品。

在一個實施例中，兩個固定件中的至少一個能沿容納筒的軸線移動。通過這種結(jié)構(gòu)能方便地調(diào)節(jié)兩個固定件之間的空間的位置和大小，由此能對多種尺寸的巖石樣品進(jìn)行取芯。

在一個實施例中，容納筒包括第一端為開口而第二端為封閉的筒體，以及與筒體的第一端相連以封閉開口的筒蓋，固定件容納于筒體內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)的容納筒結(jié)構(gòu)簡單，并令使用者能更加方便地將巖石樣品放入到容納筒內(nèi)。

在一個實施例中，兩個固定件沿筒體的軸線相對設(shè)置于筒體內(nèi)，在筒蓋與距離筒蓋較近的固定件之間設(shè)置有用于固定固定件的位置的定位件。通過這種結(jié)構(gòu)能在對巖石樣品取芯的過程中，有效固定住定位件，由此能有效固定住巖石樣品。

在一個實施例中，巖石樣品取芯裝置還包括連通到容納筒的內(nèi)部以調(diào)節(jié)巖石樣品所在的環(huán)境的壓力的壓力調(diào)節(jié)器，和/或巖石樣品取芯裝置還包括連通到容納 筒的內(nèi)部以調(diào)節(jié)巖石樣品所在的環(huán)境的溫度的溫度調(diào)節(jié)器。通過壓力調(diào)節(jié)器能將巖石樣品所在的環(huán)境中的壓力調(diào)節(jié)至與地層中的壓力相同或相似，以減小甚至消除巖石樣品內(nèi)外的壓降，進(jìn)而防止了巖石樣品內(nèi)的天然氣逸出。通過溫度調(diào)節(jié)器能將巖石樣品所在的環(huán)境中的溫度調(diào)節(jié)至與地層中的壓力相同或相似，以進(jìn)一步防止巖石樣品內(nèi)的天然氣的逸出。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：(1)能對從例如頁巖的地層中取出的巖石樣品進(jìn)行取芯。(2)將從地層中直接取出的巖石樣品放入到樣品容納腔內(nèi)，并通過夾持組件進(jìn)行固定。再通過取芯器對固定好的巖石樣品進(jìn)行取芯，即可得到天然氣損失量較少的巖芯。(3)對這種巖芯進(jìn)行檢測，能夠使估算出的天然氣含量更加準(zhǔn)確。(4)為非常規(guī)氣藏，尤其是頁巖氣藏中的天然氣含量的勘探技術(shù)應(yīng)用提供了可靠的技術(shù)手段，具有相對經(jīng)濟(jì)、便與大量測試等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景樂觀。

附圖說明

在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。其中：

圖1顯示了本發(fā)明的巖石樣品取芯裝置的一個實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2顯示了將巖石樣品裝入圖1的巖石樣品取芯裝置內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3顯示了本發(fā)明的巖石樣品取芯裝置的另一個實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4顯示了將巖石樣品裝入圖3的巖石樣品取芯裝置內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實際的比例繪制。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1示意性地顯示了本發(fā)明的巖石樣品取芯裝置10(以下簡稱裝置10)的整體結(jié)構(gòu)。裝置10包括用于容納巖石樣品20的容納筒。容納筒包括筒體11和與筒體11相連的筒蓋12。筒體11的第一端111為開口的，第二端112為封閉的，筒蓋12設(shè)置在第一端111處以與筒體11一起包圍巖石樣品20，為巖石樣品20提供適合于取芯的樣品容納腔30。

優(yōu)選地，筒蓋與筒體為密封式相連的，從而能使容納筒內(nèi)的壓力保持一定，進(jìn)而能使容納筒內(nèi)的壓力趨近于巖石樣品內(nèi)的壓力，由此減小巖石樣品內(nèi)外的壓降，防止巖石樣品內(nèi)的天然氣進(jìn)一步逸出。例如，容納筒可為密閉保壓箱。

裝置10還包括能延伸至樣品容納腔30內(nèi)的取芯器17。通過取芯器17可對巖石樣品20進(jìn)行取芯，以獲取巖芯。

由于巖石樣品，尤其是頁巖的巖石樣品，需要從較深的地層中取出，因此在取出的過程中巖石樣品所包含的天然氣極易在壓降的作用下逸出，從而會使檢測到的巖石樣品的天然氣貯存量存在很大誤差。但是巖石樣品內(nèi)部的天然氣與巖石樣品表面的天然氣相比，不容易逸出。尤其是對于例如頁巖這種具有低孔低滲特點(diǎn)的巖石，取得的巖石樣品雖然表面及其附近的天然氣會有較大的損失，但是巖石樣品內(nèi)部的天然氣能被較好地保留下來，損失量可忽略不計。對這種巖石樣品取芯，即可得到天然氣損失量較小并甚至可忽略不計的巖芯，由此能有效保證天然氣貯存量的檢測精度。這第一方面是由于，上述的巖石樣品內(nèi)部的天然氣損失量較低。第二方面是由于，對巖石樣品取芯的過程較短，巖芯表面及其附近的天然氣還未來得及逸出，即能開始檢測了。第三方面，這是因為巖芯是巖石樣品的一部分，因此其表面積相對較小，表面損失的天然氣則會相應(yīng)地更少。這三個方面的因素結(jié)合在一起，保證了檢測到的巖芯的天然氣含量更貼近于其存在的地層中時實際的天然氣含量。

裝置10還包括設(shè)置在容納筒內(nèi)的固定件，固定件與容納筒的內(nèi)壁一起包圍并形成樣品容納腔30，巖石樣品能被固定件固定在樣品容納腔30內(nèi)。

在圖1所示的實施例中，在容納筒(筒體11)內(nèi)僅設(shè)置有一個固定件13。固定件13包括垂直于筒體11的軸線的抵接部131。在將巖石樣品20裝入到筒體11內(nèi)后，可通過抵接部131將巖石樣品20抵在筒體的第二端112的內(nèi)壁上，以在筒體的軸向上固定住巖石樣品20。另外，當(dāng)?shù)纸硬?31以足夠的力將巖石樣品20抵在筒體的第二端112上時，還能有效防止巖石樣品20沿與筒體的軸向垂直的方向移動，從而進(jìn)一步保證了取芯過程的順利進(jìn)行。

固定件13還優(yōu)選地包括與抵接部131相連的卡爪132?？ㄗ?32沿筒體的軸線方向從抵接部131朝向設(shè)置巖石樣品20的樣品容納腔30延伸。在將巖石樣品20放入到筒體內(nèi)后，卡爪和抵接部可分別接觸到巖石樣品的不相平行的表面上，并包圍巖石樣品的一端，以更加穩(wěn)定地固定巖石樣品。如圖1所示，巖石樣品20 大體為圓柱形的，并且其軸線與筒體11的軸線相平行或重合。在巖石樣品20的下方設(shè)置卡爪131，以托住巖石樣品20的周向表面，并令抵接部131抵住巖石樣品20的端面。通過這種結(jié)構(gòu)將巖石樣品固定在固定件13與筒體11之間，以穩(wěn)定地進(jìn)行取芯。

優(yōu)選地，卡爪132為多個，沿周向布置在筒體11的內(nèi)側(cè)。例如可如圖2所示的那樣將兩個卡爪132對稱設(shè)置在巖石樣品的上下兩側(cè)，以將巖石樣品穩(wěn)定固定在兩個卡爪132之間。這樣能保證巖石樣品不易在與筒體的軸向垂直的方向上移動。另外，還可沿筒體11的周向再設(shè)置其他卡爪132，以在其他方向上固定巖石樣品。

尤其是在放入巖石樣品的過程中，可先將巖石樣品夾持在卡爪132之間，再將巖石樣品和固定件一起放入到筒體13內(nèi)，對其固定。這樣，能進(jìn)一步保證取芯過程的順利進(jìn)行，保證了取得的巖芯的完整性?？ㄗ?32與筒體的軸線之間的距離為可調(diào)的，以適應(yīng)不同尺寸的巖石樣品。

在如圖3所示的實施例中，在筒體內(nèi)還設(shè)置有固定件14。如圖3所示，固定件14設(shè)置于固定件13和筒體的第二端112之間，從而使樣品容納腔30形成于固定件13和固定件14之間。

固定件14包括垂直于筒體的軸線的抵接部141，抵接部141與抵接部131相對設(shè)置。如圖4中所示的那樣，將巖石樣品20裝入后，固定件13的抵接部131能和固定件14的抵接部141抵在巖石樣品20的兩端處，并固定巖石樣品20。

如圖4所示，固定件14還能包括與抵接部141相連的卡爪142?？ㄗ?42的結(jié)構(gòu)和設(shè)置方式與卡爪132大體相似。卡爪142設(shè)置于抵接部141用于夾持巖石樣品的一側(cè)，并朝向筒體的軸線延伸。卡爪142與抵接部141一起包圍巖石樣品的另一端，以更穩(wěn)定地固定住巖石樣品。

優(yōu)選地，卡爪142也為多個，沿周向布置在筒體11的內(nèi)側(cè)。例如可如圖2所示的那樣將兩個卡爪142對稱設(shè)置在巖石樣品的上下兩側(cè)，以將巖石樣品穩(wěn)定固定在兩個卡爪142之間。這樣能保證巖石樣品不易在與筒體的軸向垂直的方向上移動。另外，還可沿筒體11的周向再設(shè)置其他卡爪132，以在其他方向上固定巖石樣品。

在將巖石樣品放入筒體內(nèi)時，可先將巖石樣品夾于卡爪142之間，使其相對固定，然后再將固定件13推入，以將巖石樣品完全固定住。卡爪142與筒體的軸線之間的距離為可調(diào)的，以適應(yīng)不同尺寸的巖石樣品。

為了適應(yīng)于不同尺寸的巖石樣品，固定件13可沿筒體的軸線移動，并設(shè)置在筒體的第一端和取芯器17之間的任一位置處。固定件14的位置可為固定的，也可設(shè)置為可變的，以進(jìn)一步適應(yīng)巖石樣品的尺寸。

在為巖石樣品20取芯時，為了保證固定件13能有效定位，可在固定件13與筒蓋12之間設(shè)置定位件15。當(dāng)通過固定件13固定住巖石樣品20后，巖石樣品內(nèi)的天然氣會繼續(xù)在壓降的作用下逸出，從而筒體11內(nèi)的壓力會相應(yīng)升高，并對固定件13產(chǎn)生較大的壓力。如圖1到4所示的定位件一端與筒蓋相接觸，另一端與固定件相接觸，從而能利用筒體與筒蓋之間強(qiáng)力的連接而保證固定件13能穩(wěn)定地保持在夾持巖石樣品的位置。

優(yōu)選地，定位件為可伸縮定位件。這種定位件能更加方便地適應(yīng)不同尺寸的巖石樣品20。

如圖3或4所示，可令固定件13和14與筒體11的周向內(nèi)側(cè)壁密封式相連。具體來說，可令抵接部131和141與筒體11的內(nèi)壁密封式相連。優(yōu)選地，還可令卡爪132和142與筒體11的內(nèi)壁密封式相連。這樣一來，天然氣只能逸出到容積較小的樣品容納腔30內(nèi)，從而使巖石樣品所在的環(huán)境中的壓力能快速上升至與巖石樣品內(nèi)的天然氣壓力相等，進(jìn)而進(jìn)一步減少了天然氣損失量。

另外，還可設(shè)置與樣品容納腔相連通的壓力調(diào)節(jié)器，并通過壓力調(diào)節(jié)器將樣品容納腔內(nèi)的壓力調(diào)節(jié)至巖石樣品在地層中受到的壓力，由此方便而直接地消除了巖石樣品與其所在環(huán)境中的壓降。

在一個優(yōu)選的實施例中，還可設(shè)置與樣品容納腔相連通的溫度調(diào)節(jié)器。通過溫度調(diào)節(jié)器將巖石樣品所在的環(huán)境溫度調(diào)節(jié)至地層中的溫度，以減少甚至防止巖石樣品內(nèi)的天然氣逸出。

應(yīng)理解地是，壓力調(diào)節(jié)器和溫度調(diào)節(jié)器可分別設(shè)置，也可將壓力調(diào)節(jié)器和溫度調(diào)節(jié)器集成為如圖1到4中所示的溫壓調(diào)節(jié)器16。溫壓調(diào)節(jié)器16固定于筒體的周向側(cè)壁上，并延伸至樣品容納腔內(nèi)，以調(diào)節(jié)樣品容納腔內(nèi)的溫度及壓力。并能通過密封件18在筒體與筒蓋、筒體與夾持組件、筒體與取芯器17以及筒體與溫壓調(diào)節(jié)器之間形成密封。

使用上述裝置10，能為準(zhǔn)確地估算天然氣含量而提供巖芯，即天然氣損失量較少的巖石樣品的一部分，使得估算出的非常規(guī)氣藏，尤其是頁巖氣藏中的天然氣含量誤差較小，為非常規(guī)氣藏，尤其是頁巖氣藏的勘探研究提供了更為精確、可靠的含氣量數(shù)據(jù)。

雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對其進(jìn)行各種改進(jìn)并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個實施例中所提到的各項技術(shù)特征均可以任意方式組合起來。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。