本發(fā)明涉及天然氣水合物巖芯切割，尤其涉及一種用于天然氣水合物巖芯的切割裝置及切割方法。

背景技術(shù)：

1、天然氣水合物是一種籠型水合物,由氣體分子與水分子在一定溫度、壓力條件下生成。天然氣水合物主要分布于海洋陸坡和陸地永久凍土區(qū)，其生成與聚集、飽和度大小等特性與其賦存的沉積物的性質(zhì)，如沉積物的組成及其孔隙的大小等密切相關(guān)。自然界中，天然氣水合物穩(wěn)定性與其所賦存條件密切相關(guān)，溫度和壓力的微小變化就可能引起水合物分解，釋放出甲烷氣體。

2、在實(shí)際勘探工作中，會(huì)從地下天然氣水合物儲(chǔ)層中鉆取天然氣水合物巖芯，天然氣水合物巖芯包含了天然氣水合物的物理和化學(xué)信息。由于獲取天然氣水合物巖芯的工作難度大，巖芯獲取率低，為了后續(xù)進(jìn)行多種實(shí)驗(yàn)測(cè)試研究，往往會(huì)將單個(gè)巖芯樣品切割成多份，以便儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)運(yùn)以及后續(xù)的分析測(cè)試。為了保持天然氣水合物巖芯的原始物理化學(xué)特性，在取得天然氣水合物巖芯后，需立即在特定溫度和壓力環(huán)境下對(duì)天然氣水合物巖芯進(jìn)行切割處理。

3、公開(kāi)號(hào)為cn115162988a的中國(guó)專利公開(kāi)了一種天然氣水合物巖芯保壓切割裝置，可用于天然氣水合物巖芯保壓轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的中進(jìn)行巖芯分割，此切割裝置包括切割組件、驅(qū)動(dòng)組件、進(jìn)給組件和保壓外殼組件；保壓外殼組件內(nèi)并排設(shè)置切割組件和進(jìn)給組件，驅(qū)動(dòng)組件設(shè)置在保壓外殼組件的外側(cè)，其驅(qū)動(dòng)軸穿過(guò)保壓外殼組件與切割組件和進(jìn)給組件相連；切割時(shí)，驅(qū)動(dòng)組件帶動(dòng)切割組件的巖芯導(dǎo)管和進(jìn)給組件的巖芯導(dǎo)管旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而分別帶動(dòng)切割轉(zhuǎn)盤(pán)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給盤(pán)做軸向進(jìn)給或退刀運(yùn)動(dòng)，即切割轉(zhuǎn)盤(pán)在進(jìn)給盤(pán)配合作用下進(jìn)行進(jìn)給或退刀運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)巖芯樣品的切割。但是切割過(guò)程中，切割轉(zhuǎn)盤(pán)上的三個(gè)刀片只是隨著刀片固定座公轉(zhuǎn)，刀片并沒(méi)有自轉(zhuǎn)，這就導(dǎo)致在遇到巖芯樣品上具有強(qiáng)度異常大的局部點(diǎn)時(shí)容易造成刀片崩口，導(dǎo)致刀片損壞，由于此切割裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，更換刀片耗時(shí)費(fèi)力，會(huì)影響后續(xù)切割工作，增加了成本。而且，由于切割組件的巖芯導(dǎo)管與進(jìn)給組件的巖芯導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)基本相同且同軸相對(duì)布置，導(dǎo)致在保壓殼體的橫向長(zhǎng)度至少要大于兩個(gè)巖芯導(dǎo)管的長(zhǎng)度，而有時(shí)從井下獲取的巖芯樣品長(zhǎng)度較長(zhǎng)，這就需要設(shè)置更大長(zhǎng)度的保壓外殼，所以切割裝置的橫向占地面積更大，對(duì)場(chǎng)地面積需求高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述的分析，本發(fā)明實(shí)施例旨在提供一種用于天然氣水合物巖芯的切割裝置及切割方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題中的一者或多者。

2、一方面，提供一種用于天然氣水合物巖芯的切割裝置，包括：

3、底座；

4、外殼，設(shè)于底座上，外殼連接有保壓設(shè)備和溫度調(diào)節(jié)裝置，通過(guò)保壓設(shè)備控制外殼內(nèi)的壓力以及通過(guò)溫度調(diào)節(jié)裝置控制外殼內(nèi)的溫度，使巖芯樣品在外殼內(nèi)的切割取樣環(huán)境與實(shí)際地下環(huán)境相同或相近似；外殼上設(shè)置供巖芯樣品進(jìn)入的進(jìn)料管，進(jìn)料管與保壓轉(zhuǎn)移設(shè)備連接；

5、推料機(jī)構(gòu)，設(shè)置在外殼內(nèi)，被配置為推動(dòng)巖芯樣品向右移動(dòng)，使巖芯樣品每次移動(dòng)距離相同；

6、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，設(shè)置在進(jìn)料管右端，被配置為帶動(dòng)巖芯樣品旋轉(zhuǎn)；

7、切割盤(pán)，位于進(jìn)料管右側(cè)正上方，被配置為切割巖芯樣品，外殼內(nèi)設(shè)置有帶動(dòng)切割盤(pán)自轉(zhuǎn)的動(dòng)力組件；

8、伸縮裝置一，豎直設(shè)置在外殼內(nèi)，被配置為帶動(dòng)動(dòng)力組件升降。

9、進(jìn)一步地，推料機(jī)構(gòu)包括推動(dòng)組件和限位組件，推動(dòng)組件被配置為推動(dòng)巖芯樣品在進(jìn)料管內(nèi)向右移動(dòng)，限位組件被配置為對(duì)巖芯樣品的右端進(jìn)行限位。

10、進(jìn)一步地，推動(dòng)組件包括無(wú)桿氣缸，無(wú)桿氣缸沿豎直方向滑動(dòng)設(shè)置在外殼的內(nèi)壁上，無(wú)桿氣缸的滑動(dòng)件底部設(shè)有豎板，豎板的左右兩側(cè)面上設(shè)有三角導(dǎo)向板和轉(zhuǎn)盤(pán)二，進(jìn)料管的頂部設(shè)置有供豎板穿過(guò)的條形槽，控制系統(tǒng)與無(wú)桿氣缸控制連接。

11、進(jìn)一步地，三角導(dǎo)向板左側(cè)為斜面。

12、進(jìn)一步地，限位組件包括支撐架一、擋板和轉(zhuǎn)盤(pán)一；其中，支撐架一設(shè)置在外殼的內(nèi)壁上，擋板設(shè)置在支撐架一上，轉(zhuǎn)盤(pán)一轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在擋板上，轉(zhuǎn)盤(pán)一抵住巖芯樣品右端面。

13、進(jìn)一步地，用于天然氣水合物巖芯的切割裝置還包括同軸組件，同軸組件被配置為調(diào)整巖芯樣品的位置，使切割狀態(tài)下的巖芯樣品始終與進(jìn)料管同軸。

14、進(jìn)一步地，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)環(huán)、齒輪一、齒輪二、轉(zhuǎn)軸一和電機(jī)一；其中，轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在進(jìn)料管的右端，轉(zhuǎn)環(huán)的內(nèi)壁上設(shè)有多個(gè)凸起，齒輪一設(shè)置在轉(zhuǎn)環(huán)的外周壁上，電機(jī)一設(shè)置在外殼的外壁上，轉(zhuǎn)軸一與電機(jī)一的輸出軸連接并伸入外殼內(nèi)，齒輪二設(shè)置在轉(zhuǎn)軸一上，并與齒輪一嚙合。

15、進(jìn)一步地，動(dòng)力組件包括支撐架二和電機(jī)二；其中，支撐架二沿豎直方向滑動(dòng)設(shè)置在外殼的內(nèi)壁上，支撐架二的底部與伸縮裝置一的頂部伸縮端連接；電機(jī)二設(shè)置在支撐架二上并與控制系統(tǒng)控制連接；電機(jī)二的輸出軸連接有轉(zhuǎn)軸二，切割盤(pán)設(shè)置在轉(zhuǎn)軸二上，外殼內(nèi)豎直設(shè)置的隔板上設(shè)置有供轉(zhuǎn)軸二穿過(guò)的豎直的避讓槽。

16、進(jìn)一步地，外殼底部設(shè)置出料口，出料口位于切斷后的巖芯樣品正下方，底座上設(shè)置接料盒，接料盒連通出料口。

17、另一方面，還提供一種用于天然氣水合物巖芯的切割裝置的切割方法，使用上述的用于天然氣水合物巖芯的切割裝置對(duì)天然氣水合物的巖芯樣品進(jìn)行切割；

18、所述切割方法包括以下步驟：

19、s1、保壓轉(zhuǎn)移設(shè)備將巖芯樣品推送至進(jìn)料管內(nèi)；

20、s2、啟動(dòng)動(dòng)力組件帶動(dòng)切割盤(pán)自轉(zhuǎn)，啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)巖芯樣品自轉(zhuǎn)；

21、s3、通過(guò)伸縮裝置一帶動(dòng)動(dòng)力組件向下移動(dòng)，使高速旋轉(zhuǎn)的切割盤(pán)對(duì)自轉(zhuǎn)的巖芯樣品進(jìn)行環(huán)向切割，直至切斷巖芯樣品；

22、s4、切斷的巖芯樣品落到外殼底部的接料盒內(nèi)，完成巖芯樣品的收集。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的用于天然氣水合物巖芯的切割裝置及切割方法至少，至少具有如下有益技術(shù)效果之一：

24、1、整個(gè)切割過(guò)程全部處在外殼內(nèi)的一定的溫壓環(huán)境下進(jìn)行，有助于保持天然氣水合物巖芯的原始狀態(tài)，從而對(duì)后續(xù)檢測(cè)及其結(jié)果造成極小影響；通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的切割盤(pán)和自轉(zhuǎn)的巖芯樣品來(lái)完成巖芯樣品的環(huán)向切割，切割效果好，且高速旋轉(zhuǎn)的切割盤(pán)不容易崩刀，使用壽命長(zhǎng)，不容易影響切割工作的正常進(jìn)行；

25、2、通過(guò)設(shè)置同軸組件，確保切割過(guò)程中，巖芯樣品始終能和進(jìn)料管保持同軸，提高切割的穩(wěn)定性，并保證巖芯樣品的切割質(zhì)量；

26、3、將切割盤(pán)設(shè)置在進(jìn)料管的上方，使切割裝置的整體結(jié)構(gòu)更加緊湊，切割裝置橫向長(zhǎng)度可以設(shè)計(jì)的更小，進(jìn)而使切割裝置的橫向占地面積更小，能夠靈活安裝在小場(chǎng)地。

27、本發(fā)明中，上述各技術(shù)方案之間還可以相互組合，以實(shí)現(xiàn)更多的優(yōu)選組合方案。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)中闡述，并且，部分優(yōu)點(diǎn)可從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)說(shuō)明書(shū)以及附圖中所特別指出的內(nèi)容中來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。

技術(shù)特征：

1.一種用于天然氣水合物巖芯的切割裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于天然氣水合物巖芯的切割裝置，其特征在于，推料機(jī)構(gòu)包括推動(dòng)組件和限位組件，推動(dòng)組件被配置為推動(dòng)巖芯樣品(6)在進(jìn)料管(2)內(nèi)向右移動(dòng)，限位組件被配置為對(duì)巖芯樣品(6)的右端進(jìn)行限位。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于天然氣水合物巖芯的切割裝置，其特征在于，推動(dòng)組件包括無(wú)桿氣缸(19)，無(wú)桿氣缸(19)沿豎直方向滑動(dòng)設(shè)置在外殼(1)的內(nèi)壁上，無(wú)桿氣缸(19)的滑動(dòng)件底部設(shè)有豎板(16)，豎板(16)的左右兩側(cè)面上設(shè)有三角導(dǎo)向板(17)和轉(zhuǎn)盤(pán)二(18)，進(jìn)料管(2)的頂部設(shè)置有供豎板(16)穿過(guò)的條形槽(5)，控制系統(tǒng)與無(wú)桿氣缸(19)控制連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于天然氣水合物巖芯的切割裝置，其特征在于，三角導(dǎo)向板(17)左側(cè)為斜面。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于天然氣水合物巖芯的切割裝置，其特征在于，限位組件包括支撐架一(7)、擋板(8)和轉(zhuǎn)盤(pán)一(9)；其中，支撐架一(7)設(shè)置在外殼(1)的內(nèi)壁上，擋板(8)設(shè)置在支撐架一(7)上，轉(zhuǎn)盤(pán)一(9)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置在擋板(8)上，轉(zhuǎn)盤(pán)一(9)抵住巖芯樣品(6)右端面。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于天然氣水合物巖芯的切割裝置，其特征在于，還包括同軸組件，同軸組件被配置為調(diào)整巖芯樣品(6)的位置，使切割狀態(tài)下的巖芯樣品(6)始終與進(jìn)料管(2)同軸。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于天然氣水合物巖芯的切割裝置，其特征在于，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)環(huán)(10)、齒輪一(12)、齒輪二(13)、轉(zhuǎn)軸一(14)和電機(jī)一(15)；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于天然氣水合物巖芯的切割裝置，其特征在于，動(dòng)力組件包括支撐架二(25)和電機(jī)二(26)；

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于天然氣水合物巖芯的切割裝置，其特征在于，外殼(1)底部設(shè)置出料口(30)，出料口(30)位于切斷后的巖芯樣品(6)正下方，底座(35)上設(shè)置接料盒(31)，接料盒(31)連通出料口(30)。

10.一種用于天然氣水合物巖芯的切割裝置的切割方法，其特征在于，使用權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的用于天然氣水合物巖芯的切割裝置對(duì)天然氣水合物的巖芯樣品(6)進(jìn)行切割；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種用于天然氣水合物巖芯的切割裝置及切割方法，其中切割裝置包括：設(shè)于底座上的外殼，外殼連接有保壓設(shè)備和溫度調(diào)節(jié)裝置，使巖芯樣品在外殼內(nèi)的切割取樣環(huán)境與實(shí)際地下環(huán)境相同或相近似；外殼上設(shè)置供巖芯樣品進(jìn)入的進(jìn)料管，進(jìn)料管與保壓轉(zhuǎn)移設(shè)備連接；推料機(jī)構(gòu)，設(shè)置在外殼內(nèi)，被配置為推動(dòng)巖芯樣品向右移動(dòng)，使巖芯樣品每次移動(dòng)距離相同；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，設(shè)置在進(jìn)料管右端，被配置為帶動(dòng)巖芯樣品旋轉(zhuǎn)；切割盤(pán)，位于進(jìn)料管右側(cè)正上方，被配置為切割巖芯樣品，外殼內(nèi)設(shè)置有帶動(dòng)切割盤(pán)自轉(zhuǎn)的動(dòng)力組件；伸縮裝置一，豎直設(shè)置在外殼內(nèi)，被配置為帶動(dòng)動(dòng)力組件升降。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在接近原始地下環(huán)境條件下對(duì)天然氣水合物巖芯進(jìn)行切割。

技術(shù)研發(fā)人員：季根源,江思宏,劉翼飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6