页岩纳米孔的孔径分析仪用样品制备装置及制备方法

1.本发明涉及页岩样品制备技术领域，具体涉及一种页岩纳米孔的孔径分析仪用样品制备装置及制备方法。


背景技术：

2.能源危机与温室效应已成为世界范围内所面临的重大议题，并直接关系到经济、环境、民生等诸多领域。而页岩油藏co2吞吐不仅可以提高页岩油采收率，保障能源安全，同时能够实现对于co2的有效封存，达到控制温室效应的目的。然而，利用co2吞吐开发页岩油藏过程中，由于流体的注入和产出，页岩储层中的孔隙压力场会发生变化，进而引起吸附特性与孔喉结构的改变，且孔压场、吸附特性及纳米孔喉变形场之间存在着复杂的耦合及协同作用，因此需要孔径分析仪等仪器研究页岩的孔隙大小对吸附特性的影响，孔径分析仪使用方法主要为：浸润后的样品放入专用的psda测试组件，样品密封后通入压缩气体，由于样品孔道被液体封堵，需要一定的压力才能开孔，而且孔径越小则对应的开孔压力越大，随着气体压力的增加，最先被打开的孔则是样品的最大孔，最后被打开的是最小孔，因此孔径与开孔压力是一一对应的，通过检测样品在干燥和润湿状态下的气体压力——流量关系曲线，就可以计算页岩样品的孔径分布。而使用孔径分析仪时，需要制备页岩样品。
3.现有页岩孔径分析仪的样品制备机构简单，制备页岩样品的效率较低，且不方便清除页岩样品孔隙内的碎屑，造成页岩样品的孔隙堵塞，影响页岩样品的浸润。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种页岩纳米孔的孔径分析仪用样品制备装置，它可以高效制备页岩样品，并在制备页岩样品的过程中清除页岩样品孔隙内的碎屑，以保证浸润效果。
5.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种页岩纳米孔的孔径分析仪用样品制备装置，它包括：
6.固定架，包括用于支撑页岩的底座及固定安装在所述底座上的框架，所述底座上开设有上下贯穿的漏样孔；
7.切割机构，包括吊板、旋转支承在所述吊板上并正对所述漏样孔的切割筒、设于所述吊板和所述切割筒之间并用于驱动所述切割筒旋转的旋转驱动组件及设于所述框架和所述吊板之间并用于驱动所述吊板升降的升降驱动组件；
8.真空泵，安装在所述吊板上，通过连管与所述切割筒顶部的中间位置转动连通，用于在切割机构切割页岩样品的过程中对所述切割筒进行抽真空操作。
9.进一步，所述旋转驱动组件包括：
10.从动齿轮，固定套装在所述切割筒的外周壁；
11.主动齿轮，旋转支承在所述吊板上，与所述从动齿轮相啮合；
12.第一电机，与所述主动齿轮相连，用于驱动所述主动齿轮旋转。
13.进一步，所述升降驱动组件包括：
14.双向螺杆，旋转支承在所述框架上；
15.两个移动块，每个移动块螺纹连接在所述双向螺杆的一个端部，并通过传动杆连接所述吊板，所述传动杆与所述移动块和所述吊板分别铰接；
16.第二电机，与所述双向螺杆相连，用于驱动所述双向螺杆转动。
17.进一步，还包括平切机构，所述平切机构包括：
18.平切刀；
19.平移驱动组件，设于所述框架和所述平切刀之间，用于驱动所述平切刀平移以平切所述页岩。
20.进一步，所述切割筒的内顶部固定安装有缓冲海绵垫。
21.进一步，页岩纳米孔的孔径分析仪用样品制备装置还包括浸润筒，所述浸润筒正对所述漏样孔，用于承接自所述漏样孔下落的页岩样品。
22.进一步，页岩纳米孔的孔径分析仪用样品制备装置还包括取样机构，所述取样机构包括：
23.导样盒，连通在所述浸润筒的下端，用于承接自所述浸润筒下落的页岩样品；
24.第一滑杆，贯穿所述导样盒的一个侧面，所述第一滑杆的位于所述导样盒内部的端部固定有第一推板。
25.进一步，所述取样机构还包括：
26.底筒，连通所述导样盒的下端，用于承接自所述导样盒下落的页岩样品，所述底筒与所述浸润筒相互错开；
27.出样筒，连通所述导样盒的上端，并正对所述底筒，所述出样筒的上端呈开口状；
28.第二滑杆，贯穿所述底筒的底部，所述第二滑杆的位于底筒内部的端部固定有第二推板。
29.本发明还提供了一种页岩纳米孔的孔径分析仪用样品的制备方法，方法步骤中包括：
30.先将页岩置于底座，并使页岩覆盖漏样孔；
31.然后，升降驱动组件驱动吊板下降；在吊板下降的过程中，旋转驱动组件驱动切割筒旋转以切割钻取页岩样品；在切割筒切割页岩样品的过程中，真空泵对切割筒进行抽真空操作，以清除页岩样品空隙内的碎屑。
32.进一步，方法步骤中还包括：
33.切割掉的页岩样品从漏样孔落入浸润筒或导样盒内浸润，所述浸润筒和导样盒内预先盛放有浸润液；
34.完成浸润后，动作第一滑杆，通过第一推板推动页岩样品，使页岩样品落入底筒内，再动作第二滑杆，通过第二推板将样品从出样筒顶出。
35.采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：
36.1、在制备页岩样品的过程中，先将页岩置于底座，并使页岩覆盖漏样孔；然后，升降驱动组件驱动吊板下降；在吊板下降的过程中，旋转驱动组件驱动切割筒旋转以切割钻取页岩样品；在切割筒切割页岩样品的过程中，真空泵对切割筒进行抽真空操作，以清除页岩样品空隙内的碎屑，本发明提高了页岩样品的制备效率，并在制备过程中很方便地清除
页岩样品孔隙内的碎屑，提高了页岩样品的浸润效果；
37.2、本发明还可以通过平切机构平切页岩，保证制备的页岩样品的表面的平整度，方便样品的孔径分析；
38.3、本发明可以通过取样机构很方便取出浸润后的样品，以待使用，方便省事，进一步提高了页岩样品的制备效率。
附图说明
39.图1为本发明的页岩纳米孔的孔径分析仪用样品制备装置的第一个视角的结构示意图；
40.图2为本发明的页岩纳米孔的孔径分析仪用样品制备装置的第二个视角的结构示意图；
41.图3为本发明的页岩纳米孔的孔径分析仪用样品制备装置的第三个视角的结构示意图；
42.图4为本发明的页岩纳米孔的孔径分析仪用样品制备装置的第四个视角的结构示意图；
43.图5为图1的主视图；
44.图6为本发明的导样盒内部的结构示意图；
45.图7为本发明的切割筒的结构示意图。
46.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
47.1-底座，101-浸润筒，102-漏样孔，103-支柱，104-框架，105-双向螺杆，106-移动块，107-传动杆，108-吊板，109-切割筒，110-从动齿轮，111-主动齿轮，112-真空泵，113-第一电机，114-第二电机，115-丝杆，116-滑块，117-吊杆，118-平切刀，119-第三电机，120-导样盒，121-第一滑杆，122-第一推板，123-底筒，124-第二滑杆，125-第二推板，126-出样筒。
具体实施方式
48.为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
49.如图1～7所示，一种页岩纳米孔的孔径分析仪用样品制备装置，它包括：
50.固定架，包括用于支撑页岩的底座1及固定安装在所述底座1上的框架104，所述底座1上开设有上下贯穿的漏样孔102；
51.切割机构，包括吊板108、旋转支承在所述吊板108上并正对所述漏样孔102的切割筒109、设于所述吊板108和所述切割筒109之间并用于驱动所述切割筒109旋转的旋转驱动组件及设于所述框架104和所述吊板108之间并用于驱动所述吊板108升降的升降驱动组件；
52.真空泵112，安装在所述吊板108上，通过连管与所述切割筒109顶部的中间位置转动连通，用于在切割机构切割页岩样品的过程中对所述切割筒109进行抽真空操作。
53.在本实施例中，所述底座1上表面固定有若干支柱103，所述框架104安装在所述支柱103的上端部。
54.在制备页岩样品的过程中，先将页岩置于底座1，并使页岩覆盖漏样孔102；然后，
升降驱动组件驱动吊板108下降；在吊板108下降的过程中，旋转驱动组件驱动切割筒109旋转以切割钻取页岩样品；在切割筒109切割页岩样品的过程中，真空泵112对切割筒109进行抽真空操作，以清除页岩样品空隙内的碎屑。本发明提高了页岩样品的制备效率，并在制备过程中很方便地清除页岩样品孔隙内的碎屑，提高了页岩样品的浸润效果。
55.如图1、2、3、4、5、6所示，页岩纳米孔的孔径分析仪用样品制备装置还包括浸润筒101，所述浸润筒101正对所述漏样孔102，用于承接自所述漏样孔102下落的页岩样品。所述浸润筒101安装在底座1的底端。
56.在本实施例中，所述切割筒109的内顶部固定安装有缓冲海绵垫。真空泵112通过连管使切割筒109内部处于真空状态，使切割筒109向上吸取页岩样品，使页岩样品向上抵在切割筒109内顶部的缓冲海绵垫上，从而吸出页岩样品孔隙内的碎屑，缓冲海绵垫可以起到缓冲作用。
57.如图4、7所示，所述旋转驱动组件包括：
58.从动齿轮110，固定套装在所述切割筒109的外周壁；
59.主动齿轮111，旋转支承在所述吊板108上，与所述从动齿轮110相啮合；
60.第一电机113，与所述主动齿轮111相连，用于驱动所述主动齿轮111旋转。
61.如图1、2、3、4、5所示，所述升降驱动组件包括：
62.双向螺杆105，旋转支承在所述框架104上；
63.两个移动块106，每个移动块106螺纹连接在所述双向螺杆105的一个端部，并通过传动杆107连接所述吊板108，所述传动杆107与所述移动块106和所述吊板108分别铰接；
64.第二电机114，与所述双向螺杆105相连，用于驱动所述双向螺杆105转动。
65.如图1、2、3所示，页岩纳米孔的孔径分析仪用样品制备装置还包括平切机构，所述平切机构包括：
66.平切刀118；
67.平移驱动组件，设于所述框架104和所述平切刀118之间，用于驱动所述平切刀118平移以平切所述页岩。
68.在本实施例中，所述平移驱动组件包括两个丝杆115、两个滑块116、两个吊杆117和两个第三电机119，两个所述丝杆115相并列，并分别旋转支承在所述框架104上，每个滑块116与一个丝杆115螺纹连接，每个吊杆117的上端部连接一个滑块116，下端部与所述平切刀118相连，所述第三电机119与一个丝杆115相连以驱动丝杆115旋转。
69.具体地，在平切机构动作前，移动块106通过传动杆107带着吊板108下降，吊板108带着切割筒109下降并压在页岩上，将页岩固定在底座1上，然后第三电机119通过丝杆115带着滑块116水平移动，滑块116通过吊杆117带着平切刀118水平移动，使平切刀118切割页岩，然后手动将页岩翻个面再放在底座1的漏样孔102上，使平切刀118再次切割页岩，保证制备的页岩样品表面的平整度，方便页岩样品的孔径分析，自动化程度较高，方便制备样品，提高了页岩的制备效率。
70.如图1、2、3、4、5、6所示，页岩纳米孔的孔径分析仪用样品制备装置还包括取样机构，所述取样机构包括：
71.导样盒120，连通在所述浸润筒101的下端，用于承接自所述浸润筒101下落的页岩样品；
72.第一滑杆121，贯穿所述导样盒120的一个侧面，所述第一滑杆121的位于所述导样盒120内部的端部固定有第一推板122。
73.如图1、2、3、4、5、6所示，所述取样机构还包括：
74.底筒123，连通所述导样盒120的下端，用于承接自所述导样盒120下落的页岩样品，所述底筒123与所述浸润筒101相互错开；
75.出样筒126，连通所述导样盒120的上端，并正对所述底筒123，所述出样筒126的上端呈开口状；
76.第二滑杆124，贯穿所述底筒123的底部，所述第二滑杆124的位于底筒123内部的端部固定有第二推板125。
77.具体地，切割掉的页岩样品从漏样孔102落入浸润筒101或导样盒120内浸润，所述浸润筒101和导样盒120内预先盛放有浸润液；完成浸润后，动作第一滑杆121，通过第一推板122推动页岩样品，使页岩样品落入底筒123内，再动作第二滑杆124，通过第二推板125将样品从出样筒126顶出，进而可以很方便取出浸润后的页岩样品。
78.其中，真空泵112、第一电机113、第二电机114、第三电机119分别通过导线与现有的plc控制器电性连接，所有用电均是外部电源提供。
79.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。