一种模块化的岩心保护设备的制作方法

本发明是一种自动对地质钻井获取的岩心进行清洗、标记、图像扫描和封装的设备。

背景技术：

目前地质钻井获取岩心后，第一步：人工搬运岩心至平台使用水枪进行冲洗(图1)，晾干后再由人工进行标记和装箱(图2)。第二步：运输至图像扫描仪室获取岩心图像。第三步：直接办理入库，以供科研观察和取样使用。该过程中人工搬运过程较多，对岩心完整性影响较大。

在前期矿业取心工作中，岩心以火山岩和砂岩为主。岩心硬度较大，较难破碎。采用现有工作方法对岩心影响不大。随着页岩油气的开采和对古气候领域研究等方面的兴起，页岩等细粒沉积物岩心不断被开采出来。由于细粒沉积物的易碎性，岩心取出后经过传统的三步处理后，岩心破碎较重(图3)，对后期岩心的观察研究造成极大负面影响。急需新的岩心保护措施对该类岩心进行处理，以保证获取相应数据的同时对岩心进行有效保护。

使用传统岩心处理方法处理细粒、易碎岩心时，存在以下几个问题：

1耗时较长

10m长的取心筒，出心环节会用去1小时左右；清洗及标记环节会用去1小时左右；人工搬运至图像扫描室进行图像扫描，用时约24小时；岩心入库前需要由出心井场经长途车运输至岩心库，需要约1个月的时间。易碎岩心出取心筒后，在风化作用和应力释放等作用下，约5小时后即开始破碎。故传统的岩心处理方案无法有效保护易碎岩心。

2人工参与多

岩心出筒至岩心入库后的科学研究，一直有人工参与。对于较轻的岩心(如直径10cm左右)，人工参与时，可以尽量予以保护。但对于较粗岩心(如直径大于20cm)，一米长的岩心重量达到90kg，人工搬运中容易发生碰撞等意外，很难给以相应保护。

3标记为粘贴不劳

岩心录井信息由标签纸直接粘贴于岩心表面，长时间保存时，标签纸上的胶容易失去粘性，导致标签纸脱落，岩心破碎过程也易导致标签纸脱落，不利于后期岩心的观察。

技术实现要素：

为了保证获取易碎岩心相应数据的同时有效保护岩心，本发明提供了一套自动化设备。岩心从取心筒出来时直接进入岩心保护仪的岩心传动平台，自动完成清洗、标记、图像扫描、热缩膜封装等岩心保护步骤，完成传统岩心处理中前三步的所有工作内容极大程度地节省人力，杜绝人工参与时造成的搬运等过程中引起的破碎。在岩心表面直接打印上录井标记，确保岩心在后期保存过程中标记完整，不会轻易脱落，最大程度保存岩心基础数据。在岩心外包裹热缩膜，可有效防止后期岩心风化和应力释放引起的破碎，也可以降低后期搬运过程中造成的岩心破碎和错位，极大程度节省人力和处理时间，降低岩心破碎程度。

岩心保护仪共包括传动平台、清洗模块、烘干模块、标记模块、封装模块和装盒模块六个部分(图1和图2)。本设备与取心筒通过调整支架高度，使传动平台与取心筒处于同一高度，且保证传动平台水平。调整传动平台位置，使之与取心筒间紧密接触。使用固定卡子把岩心传动平台与取心筒进行连接和固定，保证岩心出取心筒后顺利滑入传动平台。

岩心进入传动平台(图3)后，在电机拉动下，岩心动力拨片拨动岩心在传动平台上运动，依次通过清洗模块、烘干模块、标记模块、封装模块和装盒模块。装盒后由人工把封装好的岩心搬走。

岩心清洗模块(图4)由三组高压水枪组成，每组由四个高压水枪向岩心不同方向喷水，高压水枪冲水方向与岩心运动方向相反，且水流方向与岩心表面呈30°-45°夹角，对岩心进行清洗。每组高压水枪后均有一组海棉刷擦拭岩心表面，海棉刷与岩心表面接触处转动方向也与岩心运动方向相反，以保岩心表面的污渍补彻底清除。烘干模块与清洗模块类似，但使用高压气枪，吹加热过的空气。海棉用来擦干岩心表面的水渍。

万能打印机(图5)用来在岩心表面直接打印上井名、刻度线、深度和块号等岩心基本信息，替代岩心表面原来人工粘贴上的标签纸。后期岩心保存过程中，即使岩心发生破碎等意外，录井标记仍可完整保留在岩心表面。

图像扫描模块岩主要由扫描头滑轨、扫描头、主动轴、从动轴和支架五部分组成(图6)，主动轴与从动轴起支撑岩心的作用。岩心经岩心滑动轨道进入图像扫描模块的支撑轴上，由主动轴带动岩心旋转，从动轴跟随岩心旋转，形成三个轴同步旋转的状态。图像扫描头在岩心旋转的过程中，记录岩心360°的图像。

使用较厚的、强度高的热缩膜对岩心进行封装，保证岩心在后期搬运、切割和取样等环节中，岩心不会因小的外力作用发生破碎和相对位移。在长期保存过程中，岩心也不会因为应力释放等导致岩心严重破碎或相对位移。

岩心热缩膜封装后进入装盒模块，打开下挡板a固定点，挡板绕b轴旋转，岩心在重力作用下经阻尼带缓慢滚进岩心盒。再由人工直接搬运岩心盒即可把岩心运走。该模块确保岩心整体滚动，不会产生人工装盒过程中导致的破碎和错位。

岩心进入装盒模块(图8)后，打开a处开关，可旋转挡板ab绕b轴旋转，岩心沿阻尼带缓慢下滑，滚入岩心盒内。

附图说明

图1是功能模块图(五个功能模块：清洗模块、烘干模块、标记模块、图像扫描模块、封装模块和装盒模块)

图2是岩心保护仪整体效果图

图3是传动平台图a传动平台整体效果图。传动平台由两个倾斜的传送带组成，与水平夹角可以0°-90°调节。b传送带纵截面图c传送带横截面图传送带下面本身有3-5mm深的凹痕，以供清洗时水流可以顺利流出。传送带为被动传送，本身无动力。处于传送平台上的岩心由传送平台下方的电机牵引动力拨片拉动岩心向前运动。

图4是360°清洗模块图

图5是万能打印机标记模块图

图6是图像扫描模块图

图7是热缩膜封装模块图

图8是装盒模块图。

技术特征：

技术总结
一种模块化的岩心保护设备。本发明将地质钻井获取的岩心直接出心至岩心传动平台，依次通过清洗模块、干燥模块、标记模块、图像扫描模块、封装模块和装盒模块，在出心过程中同步完成传统的多步工作，及时有效的保护岩心。传动平台水平运移岩心，确保岩心的连续性和完整性，清洗模块对岩心表面进行全方位的及时清洗，降低岩心成分污染的机率；干燥模块及时清除岩心表面的水分，保证岩心标记与岩心可以有效接触，有利于标记的长期保存；图像扫描模块直接在传动平台上工作，避免人为搬运和翻动，降低岩心受人为翻动造成破碎的机率；封装模块则在岩心表面紧密包裹一层热缩膜，避免岩心保存和运输中破碎的可能性，装盒模块则完整地把岩心送入岩心盒，防止人为搬运造成岩心的破碎。

技术研发人员：余恩晓
受保护的技术使用者：河北坤石科技有限公司
技术研发日：2017.02.15
技术公布日：2018.02.06