[发明专利]一种可燃冰原位随钻成膜保质取心装置及取心方法

权利要求书

1.一种可燃冰原位随钻成膜保质取心装置，其特征在于，包括设置有内腔的取心筒、套装在取心筒外侧的取心外钻、沿取心筒轴向移动且位于内腔内的成膜机构、位于内腔底部且用于内腔开合的密封器、以及设置在取心外钻上并对取心筒、成膜机构及密封器进行降温的降温组件；所述成膜机构与内腔之间形成成膜液储存腔，在所述成膜液储存腔内储存有成膜液。

2.根据权利要求1所述的一种可燃冰原位随钻成膜保质取心装置，其特征在于，所述取心外钻包括套装在取心筒外侧的外筒、以及与外筒连接且位于密封器底部的钻头；所述降温组件包括设置在外筒上的冷源流道、设置在外筒与取心外钻相互一侧之间且与冷源流道连通的冷源吸热腔、以及液态冷源。

3.根据权利要求2所述的一种可燃冰原位随钻成膜保质取心装置，其特征在于，所述冷源流道包括分别与冷源吸热腔连接的进液流道和出液通道；所述冷源吸热腔呈圆环状且套装取心筒的外侧。

4.根据权利要求2所述的一种可燃冰原位随钻成膜保质取心装置，其特征在于，在所述外筒与取心筒之间设置有隔热层；

所述隔热层包括两层套装在取心筒外侧的隔热衬层、以及位于两层隔热衬层之间的真空层。

5.根据权利要求1所述的一种可燃冰原位随钻成膜保质取心装置，其特征在于，所述成膜机构包括套装在内腔内且设置有排液通道的排液活塞、与取心筒同轴设置且一端与排液活塞连接的中心杆；所述中心杆的另外一端穿过取心筒和取心外钻；

所述中心杆上设置有与排液通道连通的泄流通道。

6.根据权利要求5所述的一种可燃冰原位随钻成膜保质取心装置，其特征在于，在所述排液活塞远离中心杆的一侧设置有导热层；所述导热层上设置有与排液通道连通的通孔。

7.根据权利要求5所述的一种可燃冰原位随钻成膜保质取心装置，其特征在于，在所述排液通道内设置有单向阀；所述密封器包括多组结构相同分别与取心筒底部铰接的密封瓣，所述密封瓣采用弹簧钢制成。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种可燃冰原位随钻成膜保质取心装置，其特征在于，所述液态冷源为液氮、低温酒精中的任意一种；

所述成膜液为聚乙烯醇、明胶、壳聚糖、海藻酸钠、聚丙烯酰胺中的任意一种或多种；

或，所述成膜液采用聚乙烯醇、明胶、壳聚糖、海藻酸钠、聚丙烯酰胺中的任意一种或多种与氯化钙、氯化镁、硝酸钙、硝酸镁、氯化锂、硝酸锂中的任意一种混合而成。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种可燃冰原位随钻成膜保质取心装置的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤S1：取心前准备；

成膜液预置于成膜液储存腔内，将取心器整体送入井底；

步骤S2：取心；

步骤S3：固态成膜；将液态冷源输送至冷源吸热腔，通过液态冷源对密封器、取心筒底部、以及导热层进行降温，分别形成包裹在岩心外侧的底部固态膜层、侧面固态膜层以及顶部固态膜层；

步骤S4:取出岩心，完成取心。

10.根据权利要求9所述的一种可燃冰原位随钻成膜保质取心装置的取心方法，其特征在于，

所述步骤S3具体是指：

在岩心全部进入取心筒后，密封器将内腔封闭，岩心的顶部与导热层之间形成顶部成膜空间、岩心的侧面与取心筒的侧面之间形成侧面成膜空间、岩心的底部与密封器之间形成底部成膜空间；成膜液将分别位于顶部成膜空间、侧面成膜空间以及底部成膜空间内；

通过进液流道将液态冷源输送至冷源吸热腔，位于冷源吸热腔内的液态冷源分别对密封器、取心筒、导热层进行降温；其中，

密封器形成外侧温度低且中心温度高的温度梯度，底部成膜空间内的成膜液沿着密封器中心点呈射线状定向微观生长，形成平行于岩心底部的固态膜层；

取心筒形成下端温度低上端温度高的温度梯度，侧面成膜空间内的成膜液沿取心筒侧壁竖直方向微观定向生长，形成平行于岩心侧壁的固态膜层；

导热层的外侧与取心筒的内侧接触形成外侧温度低且中心温度高的温度梯度；顶部成膜空间内的成膜液沿着导热层中心点呈射线状定向微观生长，形成平行于岩心顶部的固态膜层。