一种油砂岩芯的取芯装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于石油钻探技术领域，具体涉及一种油砂岩芯的取芯装置。
【背景技术】
[0002]
油砂是一种非常规性含原油的砂状矿藏，由砂、沥青、矿物质、黏土和水以相互结合的方式构成，是地壳表层的碎肩物或岩石与其中所含的水和沥青形成的混合物的统称，不同地区的油砂矿的组成不同，其中沥青是主要成分，其含量占1_20%。油砂又称沥青砂、稠油砂、重油砂或焦油砂。
[0003]油砂具有疏松、质软的特性，取芯时容易散落，不易成形，至今还没有一套较好的制取油砂岩芯的技术。目前，通常采用液氮取芯技术从油砂中制取岩芯样品，在整个取芯过程中，通过液氮使油砂处于坚硬的冷冻状态，保持油砂的原状结构，进而取出完整的标准油砂岩芯。鉴于一般米用干冰包裹的方式运输现场岩芯，并用-20°C的冰柜储存现场岩芯和实验岩芯，且取芯时，取芯机在钻进过程中产生大量的热，给岩芯样品的制取带来很大难度，因此，为制取满足实验条件的岩芯样品，液氮取芯技术已成为现在首选的油砂取芯方式。
[0004]但是液氮取芯技术仍存在一些缺陷，比如取芯时间长，整个取芯过程至少需要2个小时，解冻麻烦，且用时长，解冻也至少需要2个小时，若获得一块标准油砂岩芯，至少需要4个小时，取芯效率低，而且耗费大量人力，无法满足批量取芯的要求。因此，急需开发一种油砂岩芯的取芯装置，以提高取芯效率，降低人工成本，并且能够实现自动化或半自动化批量取芯的要求。
【发明内容】
[0005]为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种油砂岩芯的取芯装置，其目的在于:解决现有技术中油砂岩芯的取芯技术带来的取芯效率低、人工成本高以及无法满足批量取芯的问题，实现在不影响取芯质量的前提下，有效缩短取芯时间、降低人工成本，且能够达到自动化或半自动化批量取芯的要求。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种油砂岩芯的取芯装置，包括原位岩芯、水平切刀和竖直切刀，还包括取芯筒和取芯柱，所述取芯筒的一端呈刀锋状，所述取芯筒与所述竖直切刀共同作用切割所述原位岩芯，所述取芯柱的直径与所述油砂岩芯的直径相等。
[0007]优选的是，还包括支撑组件、原位岩芯组件、取芯筒组件和加重组件。
[0008]在上述任一方案中优选的是，所述支撑组件包括工作台、支撑板、导轨和滑环，所述支撑板与所述工作台之间垂直连接。在制取油砂岩芯的过程中，工作台可用于支撑原位岩芯组件、取芯筒组件和加重组件；滑环具有一定长度，正常工作时，滑环可在竖直导轨上自由移动。
[0009]在上述任一方案中优选的是，所述导轨设置在所述支撑板上，所述导轨与所述工作台之间垂直连接。
[0010]在上述任一方案中优选的是，所述滑环设置在所述导轨上，所述滑环上安装旋钮。
[0011]在上述任一方案中优选的是，所述原位岩芯组件包括旋转盘、凹槽、旋转支架和旋转把手，所述原位岩芯组件设置在工作台上。旋转盘可使原位岩芯、取芯筒和加重块一同旋转；凹槽用于放置取芯柱；旋转把手用于转动旋转盘。
[0012]在上述任一方案中优选的是，所述旋转盘的中心部位设置凹槽。所述凹槽的形状与取芯柱横截面的形状一致，凹槽的直径较取芯柱横截面的直径略大即可，凹槽的深度以刚好使取芯柱稳定放置为宜。
[0013]在上述任一方案中优选的是，所述旋转支架的两端分别与所述旋转盘和所述旋转把手连接。
[0014]在上述任一方案中优选的是，所述原位岩芯放置在所述旋转盘的中心部位，所述原位岩芯随着所述旋转盘的转动而转动。
[0015]在上述任一方案中优选的是，所述取芯筒组件包括支撑架、环形支架、水平切刀刀架、横向切割把手、竖直切刀刀架、竖向切割把手和弹簧，所述取芯筒组件设置在所述原位岩芯组件的上方。横向切割把手可左右移动，也可上下移动；竖向切割把手可上下移动；水平切刀用于切除露在取芯筒两端的岩芯；竖直切刀用于切削取芯筒外侧的原位岩芯；支撑架用于支撑加重块。
[0016]在上述任一方案中优选的是，所述支撑架设置在所述取芯筒另一端的边缘部位。
[0017]在上述任一方案中优选的是，所述环形支架设置在所述取芯筒的外侧，所述环形支架上设置环形凹槽，所述取芯筒在所述环形支架内转动。
[0018]在上述任一方案中优选的是，所述水平切刀刀架的两端分别与所述横向切割把手和所述水平切刀连接。
[0019]在上述任一方案中优选的是，所述水平切刀的数量为两个，分别与所述取芯筒的上、下两端位于同一水平线上。
[0020]在上述任一方案中优选的是，所述竖直切刀刀架的两端分别与所述竖向切割把手和所述竖直切刀连接。
[0021]在上述任一方案中优选的是，所述竖直切刀的数量为一个，与所述取芯筒呈刀锋状的一端位于同一水平线上。
[0022]在上述任一方案中优选的是，所述弹簧的两端分别与所述取芯筒和所述竖直切刀刀架连接。
[0023]在上述任一方案中优选的是，所述加重组件包括加重块、旋转轴和吊杆，所述加重组件设置在所述取芯筒组件的上方。加重块为取芯筒提供恒定不变的力；吊杆用于提升和降落加重块。
[0024]在上述任一方案中优选的是，所述加重块为环形结构。
[0025]在上述任一方案中优选的是，所述旋转轴设置在所述加重块上端面的中心部位，所述加重块以所述旋转轴为中心转动。
[0026]在上述任一方案中优选的是，所述吊杆的两端分别与所述导轨和所述旋转轴连接。
[0027]在上述任一方案中优选的是，还包括控制系统和传感器。
[0028]在上述任一方案中优选的是，所述控制系统通过导线与所述传感器连接。
[0029]在上述任一方案中优选的是，所述控制系统上设置控制开关、设置面板、蜂鸣器和报警灯。控制开关用于控制整个系统和取芯装置的启动和停止。设置面板用于设定/显示控制参数，比如:旋转盘、取芯筒和加重块的转速，水平切刀切除露在取芯筒外侧岩芯的速度，竖直切刀切削原位岩芯的速度，以及加重块和取芯筒向下移动和向上移动的速度等。蜂鸣器和报警灯用于发出报警信号，提示取芯过程是否出现异常情况。在整个取芯过程中，若某一环节出现异常，或某一控制参数的显示值与其设定值出现严重偏离或较大波动时，蜂鸣器响起，相应的报警灯变亮，控制开关自动关闭，取芯过程停止。若异常情况未消除，则蜂鸣器每隔5min鸣声2s，报警灯一致变亮，直至恢复正常情况。
[0030]在上述任一方案中优选的是，所述传感器设置在旋转盘、取芯筒、加重块、水平切刀、竖直切刀和导轨上。旋转盘、取芯筒和加重块上分别设置一个传感器，用于控制其转速；竖直切刀上设置一个传感器，用于控制其切削原位岩芯的速度；两个水平切刀上分别设置一个传感器，用于控制其切除取芯筒外侧岩芯的速度；导轨上设置两个传感器，分别用于控制加重块和取芯筒向下移动以及向上移动的速度。也可在其他组件上设置传感器，以控制不同组件在取芯过程中的状态。转速、切削速度、移动速度等参数可根据实际取芯要求设定。
[0031]在上述任一方案中优选的是，所述取芯筒和取芯柱均由不锈钢、铝合金、镁合金中的任一种材料制成。不锈钢具有良好的强度和硬度，能够承受较高的吸力，而且其具有良好的耐腐蚀性、耐高温性、焊接性能等。铝合金和镁合金也具有良好的力学性能，而且质量轻，所以可大大降低过滤装置的重量。
[0032]本发明的油砂岩芯的取芯装置，结构简单，操作便捷，取芯效率高，成本低，满足批量取芯的要求，还可实现由控制系统操作，使取芯过程更加精确。本发明的整个取芯过程用时仅为10-20min，而现有的液氮取芯过程至少需要4h，可见取芯效率大幅度提高。经过测试发现，通过本发明的取芯技术制取的油砂岩芯的各项物理参数(如含水量、孔隙度、密度等)与采用现有的取芯技术制