一种测井工具的岩样提取装置及岩样提取方法与流程

本发明属于测井领域，应用于煤炭、有色金属等矿藏的勘探及开采中，尤其涉及一种测井工具的岩样提取装置及岩样提取方法。

背景技术：

测井是指采用专门的仪器设备，沿井身测量地球物理参数，并以此研究矿藏及相关工程问题的方法。测井是发现和评价地下资源的重要手段之一。

虽然通过测井人们能够了解矿藏的相关参数，但测井中存在的诸多干扰因素也一直困扰着该领域的相关工作人员。例如在核测井(尤其是在X射线荧光测井)中，钻井液会吸收激发源产生的初级X射线和井壁岩石被激发后产生的特征X射线，同时钻井液的散射作用也对X射线有影响。现有的X射线荧光测井方法中通常要在仪器上安装贴壁装置使仪器尽量贴近井壁检测，减少井壁与仪器(检测窗)间的钻井液厚度；并需要计算和记录每一个测点的钻井液厚度，并在后续工作中对钻井液的影响进行校正。

综上所述，减小或消除测井中钻井液或其他井下非储层流体或固体对测井影响，得到真实的储层地球物理参数，已成为测井领域的一大发展方向。

技术实现要素：

针对上述现有技术状况，本发明提出一种测井工具的岩样提取装置。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种测井工具的岩样提取装置，包括：贴壁装置、岩样抓取装置、排样装置、岩样检测装置、外壳以及短节外壳；其中，所述外壳安装在短节外壳内；所述外壳具有三个分支，三个分支相交于一处，所述排样装置设置在第一分支内，所述贴壁装置安装在排样装置上，所述岩样抓取装置设置在第二分支内，所述岩样检测装置设置在第三分支上。

进一步的，所述贴壁装置包括支撑板，所述支撑板左右对称固定安装支撑结构，所述支撑结构与支撑板滑动连接；所述短节外壳的侧壁上开有第一通孔，所述支撑结构设置在第一通孔上。

进一步的，所述支撑结构包括第一齿轮导轨、第一齿轮、贴壁支撑座、固定滑块；所述固定滑块固定在支撑板上，所述第一齿轮导轨滑动设置在固定滑块上，第一齿轮导轨上具有第一齿槽，所述第一齿轮铰接在支撑板上，第一齿轮与第一齿槽啮合传动；所述贴壁支撑座安装在第一齿轮导轨的前端；所述第一齿轮导轨设置在第一通孔上。

进一步的，所述岩样抓取装置包括取芯钻头、套筒；所述套筒外表面具有外螺纹，所述第二分支内开有内螺纹，所述套筒的外螺纹旋接在内螺纹上；所述短节外壳的侧壁上开有第二通孔，所述第二通孔所在轴线与第二分支所在轴线重合。

进一步的，岩样抓取装置还包括第二齿轮，所述套筒外表面还具有圆柱齿条，所述第二齿轮铰接在第二分支上，所述第二齿轮和圆柱齿条啮合传动，所述取芯钻头安装在套筒的外端部。

进一步的，所述排样装置包括活塞、第一连杆、第二连杆、第三连杆；所述活塞安装在第一连杆的一端，所述活塞滑动设置在第一分支内，所述第二连杆的一端铰接在支撑板上，第二连杆上开有滑槽，所述第一连杆的另一端滑动铰接在滑槽上，所述第三连杆的一端铰接在支撑板上，第三连杆的一端滑动铰接在滑槽上。

进一步的，所述岩样检测装置包括探头、同位素放射源、岩样出口盖；所述第三分支上开有检测窗，所述探头、同位素放射源安装在检测窗处；所述岩样出口盖滑动设置在第三分支出口处；所述短节外壳的侧壁上开有第三通孔，第三通孔与第三分支的出口相通。

进一步的，所述岩样检测装置还包括第三齿轮、第二齿轮导轨；所述第三齿轮铰接在第三分支上，所述第二齿轮导轨滑动设置在第三分支上，所述岩样出口盖安装在第二齿轮导轨上，所述第二齿轮导轨上具有第二齿槽，所述第三齿轮与第二齿槽啮合传动。

进一步的，所述第一分支的轴线和第三分支的轴线重合，第一分支和第二分支处于水平面以上，第三分支处于水平面以下，所述水平面穿过三个分支的相交处。

本发明还提供一种利用上述的测井工具的岩样提取装置的岩样提取方法，包括以下步骤：

(1)支撑结构向外伸出，当两个支撑结构均紧贴井壁且第二分支的取芯钻头也紧贴井壁时，岩样提取装置便不会在井筒中晃动，岩样钻取前的准备工作完成；

(2)取芯钻头旋转，进而套筒上的外螺纹沿第二分支上的内螺纹旋转，使得取芯钻头既旋转又向外伸出运动，随着取芯钻头逐渐进入井壁内部，岩屑进入到取芯钻头内部空间；

(3)钻取完毕后，同样原理，取芯钻头反方向旋转，回到第二分支内部；此时，钻取的岩屑一部分位于岩样检测装置，一部分堆放在第三分支和第二分支的连接部位；

(4)第三连杆逆时针旋转，进而带动第二连杆逆时针旋转，进而带动第一连杆及活塞向第三分支方向推动，使岩样向检测窗上方集中；

(5)取样完成后进入到检测阶段，同位素放射源发出的一次X射线经检测窗打到岩样上产生二次X射线，二次X射线经检测窗部分被探头接收；

(6)岩样出口盖向上移动，岩样出口打开；

(7)第三连杆继续逆时针旋转，进而带动第二连杆逆时针旋转，进而带动第一连杆及活塞继续向第三分支方向推动，将岩样推出第三分支；

(8)第三连杆顺时针旋转，进而带动第二连杆顺时针旋转，进而带动第一连杆及活塞向反方向运动，回到初始位置；

(9)岩样出口盖向下移动，岩样出口闭合；

(10)最后支撑结构拉回到短节外壳内，此时岩样提取装置可在井筒中上下活动，可将仪器下放或上提到下一深度，进行测试。

本发明的有益效果是：1)本发明采用从井壁内部钻取岩样进行检测，从而克服了钻井液干扰对测试结果的影响；2)岩样抓取装置采用倾斜设计，钻屑更易进入岩样检测装置；3)岩样检测装置也采用倾斜设计，检测窗位于岩样检测装置的最下方，便于岩屑的聚集；4)与岩样检测装置正面连通的是排样装置，不仅可以将岩样推送至检测窗上方(岩样出口闭合时)，还可以将岩样推到仪器外部(岩样出口打开时)，充分保证了被测岩样密度足够大和检测后岩样的外排。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

图1为本发明实施例内部的整体结构示意图；

图2为本发明实施例的贴壁装置示意图；

图3为图1的全剖示意图；

图4为本发明实施例的取芯钻头及套筒的外侧示意图；

图5为本发明实施例组装后的短节正面示意图；

图6为本发明实施例组装后的短节反面示意图；

图7为本发明实施例组装后的短节贴壁装置及取芯钻头伸出时的示意图；

图8为本发明实施例在下井取样前工作示意图；

图9为本发明实施例在下井取样前贴壁装置伸出工作示意图；

图10为本发明实施例在下井取样中工作示意图；

图中，贴壁装置1、岩样抓取装置2、排样装置3、岩样检测室装置4、探头5、同位素放射源6、第一齿轮导轨7、第一齿轮8、贴壁支撑座9、固定滑块10、取芯钻头11、第二齿轮12、套筒13、圆柱齿条14、外螺纹15、内螺纹16、活塞17、第一连杆18、第二连杆19、第三连杆20、支撑板21、第三齿轮22、第二齿轮23、导轨岩样出口盖24、检测窗26、岩样出口27、短节外壳28、外壳29、电缆(或钻杆)30、井壁31、第一分支291、第二分支292、第三分支293、第一通孔281、第二通孔282、第三通孔283、滑槽191、第一齿槽701。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1所示，本发明提供一种测井工具的岩样提取装置，包括：贴壁装置1、岩样抓取装置2、排样装置3、岩样检测装置4、外壳29以及短节外壳28；其中，所述外壳29安装在短节外壳28内；所述外壳29具有三个分支，三个分支相交于一处，所述排样装置3设置在第一分支291内，所述贴壁装置1安装在排样装置3上，所述岩样抓取装置2设置在第二分支292内，所述岩样检测装置4设置在第三分支293上。

如图2所示，所述贴壁装置1包括支撑板21，所述支撑板21左右对称固定安装支撑结构，所述支撑结构与支撑板21滑动连接；所述短节外壳28的侧壁上开有第一通孔281，所述支撑结构设置在第一通孔281上。本实施例中，所述支撑结构包括第一齿轮导轨7、第一齿轮8、贴壁支撑座9、固定滑块10；所述固定滑块10固定在支撑板21上，所述第一齿轮导轨7滑动设置在固定滑块10上，第一齿轮导轨7上具有第一齿槽701，所述第一齿轮8铰接在支撑板21上，第一齿轮8与第一齿槽701啮合传动；所述贴壁支撑座9安装在第一齿轮导轨7的前端；所述第一齿轮导轨7设置在第一通孔281上。

如图3和图4所示，所述岩样抓取装置包括取芯钻头11、套筒13；所述套筒13外表面具有外螺纹15，所述第二分支292内开有内螺纹16，所述套筒的外螺纹15旋接在内螺纹16上；所述短节外壳28的侧壁上开有第二通282孔，所述第二通孔282所在轴线与第二分支292所在轴线重合。作为一种实施例，套筒13的旋转运动通过以下方式实现：所述套筒13外表面还具有圆柱齿条14，所述第二齿轮12铰接在第二分支292上，所述第二齿轮12和圆柱齿条14啮合传动，所述取芯钻头11安装在套筒13的外端部。

如图3所示，所述排样装置包括活塞17、第一连杆18、第二连杆19、第三连杆20；所述活塞17安装在第一连杆18的一端，所述活塞17滑动设置在第一分支291内，所述第二连杆19的一端铰接在支撑板21上，第二连杆19上开有滑槽191，所述第一连杆18的另一端滑动铰接在滑槽191上，所述第三连杆20的一端铰接在支撑板上，第三连杆20的一端滑动铰接在滑槽191上。

如图3所示，所述岩样检测装置包括探头5、同位素放射源6、岩样出口盖24；所述第三分支上开有检测窗26，所述探头5、同位素放射源6安装在检测窗26处；所述岩样出口盖24滑动设置在第三分支293出口处。作为一种实施例，岩样出口盖24的滑动运动通过以下方式实现：所述第三齿轮22铰接在第三分支293上，所述第二齿轮导轨23滑动设置在第三分支293上，所述岩样出口盖24安装在第二齿轮导轨23上，所述第二齿轮导轨23上具有第二齿槽，所述第三齿轮22与第二齿槽啮合传动。所述短节外壳28的侧壁上开有第三通孔283，第三通孔283与第三分支293的出口相通。

如图3所示，所述第一分支291的轴线和第三分支293的轴线重合，第一分支291和第二分支292处于水平面以上，第三分支293处于水平面以下，所述水平面穿过三个分支的相交处。岩样抓取装置采用倾斜设计，钻屑更易进入岩样检测装置；岩样检测装置也采用倾斜设计，检测窗位于岩样检测装置的最下方，便于岩屑的聚集。

需要说明的是，本实施例中第一齿轮8、第二齿轮12、第三连杆20、第三齿轮22均通过电机驱动。

如图5-10所示，本发明的工作过程如下：

(1)电机带动第一齿轮8旋转，从而带动第一齿轮导轨7向外伸出，当两个贴壁支撑座9均紧贴井壁31且第二分支292的取芯钻头11也紧贴井壁31时，岩样提取装置便不会在井筒中晃动，岩样钻取前的准备工作完成；

(2)电机带动第二齿轮12旋转，给取芯钻头11上的圆柱齿条14一个向外的力，进而使得套筒13上的外螺纹15沿第二分支292上的内螺纹16旋转，从而使得取芯钻头11既具有旋转又向外伸出的运动，随着取芯钻头11逐渐进入井壁31内部，岩屑进入到取芯钻头11内部空间；

(3)钻取完毕后，同样原理，电机带动第二齿轮12反方向旋转，最终使取芯钻头11回到第二分支292内部；此时，钻取的岩屑一部分位于岩样检测装置，一部分堆放在第三分支293和第二分支292的连接部位；

(4)电机带动第三连杆20逆时针旋转，进而带动第二连杆19逆时针旋转，进而带动第一连杆18及活塞向第三分支293方向推动，使岩样向检测窗26上方集中；

(5)取样完成后进入到检测阶段，同位素放射源6发出的一次X射线经检测窗26打到岩样上产生二次X射线，二次X射线经检测窗6部分被探头5接收，随后将探头5接收到的信号在现有的分析仪上进行处理；

(6)接下来电机带动第三齿轮22旋转，从而带动第二齿轮导轨23以及岩样出口盖24向上移动，岩样出口27打开；

(7)电机继续带动第三连杆20逆时针旋转，进而带动第二连杆19逆时针旋转，进而带动第一连杆18及活塞17继续向第三分支293方向推动，将岩样推出第三分支293；

(8)电机带动第三连杆20顺时针旋转，进而带动第二连杆19顺时针旋转，进而带动第一连杆18及活塞17向反方向运动，回到初始位置；

(9)电机带动第三齿轮22旋转，从而带动第二齿轮导轨23以及岩样出口盖24向下移动，岩样出口27闭合；

(10)最后电机带动第一齿轮8旋转，从而将第一齿轮导轨7及贴壁支撑座9拉回到短节外壳28内，此时仪器可在井筒中上下活动，可将仪器下放或上提到下一深度，进行测试。