[发明专利]页岩取芯装置

说明书

本发明适用于地质取样技术领域，提供了一种页岩取芯装置，包括外壳、门体、岩样夹持机构、取样筒及驱动机构。外壳设有内腔结构以及开口；门体与外壳铰接设置，用于闭合开口；岩样夹持机构安装在内腔结构内，用于夹持固定页岩岩样；取样筒位于内腔结构内，具有筒腔，用于沿着直线运动并穿透页岩岩样，以获取页岩岩样的芯样；驱动机构安装在外壳上，用于沿直线驱动取样筒移动。本发明提供的页岩取芯装置，通过设置沿直线移动并穿透页岩岩样进行取芯操作的取样筒，避免传统的钻孔式取芯操作，减弱了取芯时因摩擦造成页岩岩芯内部的分子碰撞作用以及避免因为扭力而将页岩岩芯延页理撕裂，同时取芯过程几乎不产生粉尘和噪音，较大概率保证了岩芯的完整性。

技术领域

本发明属于地质取样技术领域，更具体地说，是涉及一种页岩取芯装置。

背景技术

页岩一般由石英、长石、黄铁矿、碳酸盐岩类矿物等组成，它的硬度一般为普氏硬度系数1.5-3，结构比较致密的普氏硬度系数可以达到4-5，有的硬质页岩的硬度更高。同时，页岩在构造方面具有纹层或页理，这就造成了页岩在受到外力作用时，很容易发生破裂，或很少通过塑性变形而发生破裂，具有一定的脆性。此外，页岩一般会因水的注入而引起黏土膨胀、分散、迁移，会使得渗透通道发生变化，其内部结构遭到破坏，导致储层岩石渗透率发生变化。

工作者进行页岩油气地质调查、在对采集的岩心或岩样在进行取芯时，往往需要利用取芯装置。目前，对于岩石取芯装置的研究主要集中在旋转式取芯装置和破碎型取芯装置。传统的取芯装置采用带有锯齿状的取芯筒，通过旋转切割岩石进行取芯，或者是采用破碎型取芯装置，对岩石进行破碎取样，这种方法对硬度较高的岩石较为适用，而对于硬度较小的页岩使用旋转式或破碎型取芯装置，申请人发现，往往会因为取芯筒转动产生的扭力而破坏页岩的页理或撕裂岩石，并且在钻头不断深入钻取的过程中，岩样会产生大面积破裂，难以取出完整的岩芯。而且传统的取芯装置在钻取岩心时，极易产生粉尘，造成环境污染，并对工作者的健康产生威胁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种页岩取芯装置，旨在解决或者至少在一定程度上改善现有技术在对低硬度页岩取芯时存在岩样大面积破裂的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，提供一种页岩取芯装置，包括：

外壳，设有内腔结构以及开口，所述开口用于连通外界与所述内腔结构；

门体，与所述外壳铰接设置，用于闭合所述开口；

岩样夹持机构，安装在所述内腔结构内，用于夹持固定页岩岩样；

取样筒，位于所述内腔结构内，具有筒腔，用于沿着直线运动并穿透页岩岩样，以获取页岩岩样的芯样；以及

驱动机构，安装在所述外壳上，用于沿直线驱动所述取样筒移动。

进一步地，所述驱动机构包括从上而下依次设置的主动杆、防滑球以及从动杆；所述防滑球和所述从动杆均位于所述内腔结构内；

所述主动杆的外周设有外螺纹，所述外壳上设有与所述主动杆螺旋传动的第一螺纹孔；所述从动杆与所述取样筒相连；

所述防滑球抵接于所述主动杆的下端和所述从动杆的上端之间；通过沿第一方向旋转所述主动杆，使所述主动杆自转的同时向下移动，且所述主动杆抵接所述防滑球向下移动，所述防滑球继而抵接所述从动杆向下平移移动。

进一步地，所述驱动机构还包括固定于所述内腔结构内的第一导向套；所述第一导向套套设于所述从动杆的外周，所述第一导向套设有第一导向结构，所述从动杆设有第二导向结构，所述第一导向结构与所述第二导向结构沿上下方向滑动配合，以使所述从动杆实现沿上下方向的直线移动。

进一步地，所述第二导向结构为导向片体结构，所述第一导向结构为与所述导向片体结构滑动配合的滑槽。