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、在實際勘探工作中，會從地下天然氣水合物儲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)進行多種實驗測試研究，往往會將單個巖芯樣品切割成多份，以便儲存、轉(zhuǎn)運以及后續(xù)的分析測試。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)境下對天然氣水合物巖芯進行切割處理。

3、公開號為cn115162988a的中國專利公開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)的中進行巖芯分割，此切割裝置包括切割組件、驅(qū)動組件、進給組件和保壓外殼組件；保壓外殼組件內(nèi)并排設(shè)置切割組件和進給組件，驅(qū)動組件設(shè)置在保壓外殼組件的外側(cè)，其驅(qū)動軸穿過保壓外殼組件與切割組件和進給組件相連；切割時，驅(qū)動組件帶動切割組件的巖芯導(dǎo)管和進給組件的巖芯導(dǎo)管旋轉(zhuǎn)，進而分別帶動切割轉(zhuǎn)盤做旋轉(zhuǎn)運動和進給盤做軸向進給或退刀運動，即切割轉(zhuǎn)盤在進給盤配合作用下進行進給或退刀運動，實現(xiàn)對巖芯樣品的切割。但是切割過程中，切割轉(zhuǎn)盤上的三個刀片只是隨著刀片固定座公轉(zhuǎn)，刀片并沒有自轉(zhuǎn)，這就導(dǎo)致在遇到巖芯樣品上具有強度異常大的局部點時容易造成刀片崩口，導(dǎo)致刀片損壞，由于此切割裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，更換刀片耗時費力，會影響后續(xù)切割工作，增加了成本。而且，由于切割組件的巖芯導(dǎo)管與進給組件的巖芯導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)基本相同且同軸相對布置，導(dǎo)致在保壓殼體的橫向長度至少要大于兩個巖芯導(dǎo)管的長度，而有時從井下獲取的巖芯樣品長度較長，這就需要設(shè)置更大長度的保壓外殼，所以切割裝置的橫向占地面積更大，對場地面積需求高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述的分析，本發(fā)明實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，通過保壓設(shè)備控制外殼內(nèi)的壓力以及通過溫度調(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)境與實際地下環(huán)境相同或相近似；外殼上設(shè)置供巖芯樣品進入的進料管，進料管與保壓轉(zhuǎn)移設(shè)備連接；

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

6、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，設(shè)置在進料管右端，被配置為帶動巖芯樣品旋轉(zhuǎn)；

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

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

9、進一步地，推料機構(gòu)包括推動組件和限位組件，推動組件被配置為推動巖芯樣品在進料管內(nèi)向右移動，限位組件被配置為對巖芯樣品的右端進行限位。

10、進一步地，推動組件包括無桿氣缸，無桿氣缸沿豎直方向滑動設(shè)置在外殼的內(nèi)壁上，無桿氣缸的滑動件底部設(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)盤二，進料管的頂部設(shè)置有供豎板穿過的條形槽，控制系統(tǒng)與無桿氣缸控制連接。

11、進一步地，三角導(dǎo)向板左側(cè)為斜面。

12、進一步地，限位組件包括支撐架一、擋板和轉(zhuǎn)盤一；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)盤一轉(zhuǎn)動設(shè)置在擋板上，轉(zhuǎn)盤一抵住巖芯樣品右端面。

13、進一步地，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料管同軸。

14、進一步地，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括轉(zhuǎn)環(huán)、齒輪一、齒輪二、轉(zhuǎn)軸一和電機一；其中，轉(zhuǎn)環(huán)轉(zhuǎn)動設(shè)置在進料管的右端，轉(zhuǎn)環(huán)的內(nèi)壁上設(shè)有多個凸起，齒輪一設(shè)置在轉(zhuǎn)環(huán)的外周壁上，電機一設(shè)置在外殼的外壁上，轉(zhuǎn)軸一與電機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、進一步地，動力組件包括支撐架二和電機二；其中，支撐架二沿豎直方向滑動設(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；電機二設(shè)置在支撐架二上并與控制系統(tǒng)控制連接；電機二的輸出軸連接有轉(zhuǎn)軸二，切割盤設(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)軸二穿過的豎直的避讓槽。

16、進一步地，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天然氣水合物的巖芯樣品進行切割；

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料管內(nèi)；

20、s2、啟動動力組件帶動切割盤自轉(zhuǎn)，啟動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)帶動巖芯樣品自轉(zhuǎn)；

21、s3、通過伸縮裝置一帶動動力組件向下移動，使高速旋轉(zhuǎn)的切割盤對自轉(zhuǎn)的巖芯樣品進行環(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、整個切割過程全部處在外殼內(nèi)的一定的溫壓環(huán)境下進行，有助于保持天然氣水合物巖芯的原始狀態(tài)，從而對后續(xù)檢測及其結(jié)果造成極小影響；通過高速旋轉(zhuǎn)的切割盤和自轉(zhuǎn)的巖芯樣品來完成巖芯樣品的環(huán)向切割，切割效果好，且高速旋轉(zhuǎn)的切割盤不容易崩刀，使用壽命長，不容易影響切割工作的正常進行；

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

26、3、將切割盤設(shè)置在進料管的上方，使切割裝置的整體結(jié)構(gòu)更加緊湊，切割裝置橫向長度可以設(shè)計的更小，進而使切割裝置的橫向占地面積更小，能夠靈活安裝在小場地。

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)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分優(yōu)點可從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過說明書以及附圖中所特別指出的內(nèi)容中來實現(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，推料機構(gòu)包括推動組件和限位組件，推動組件被配置為推動巖芯樣品(6)在進料管(2)內(nèi)向右移動，限位組件被配置為對巖芯樣品(6)的右端進行限位。

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，推動組件包括無桿氣缸(19)，無桿氣缸(19)沿豎直方向滑動設(shè)置在外殼(1)的內(nèi)壁上，無桿氣缸(19)的滑動件底部設(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)盤二(18)，進料管(2)的頂部設(shè)置有供豎板(16)穿過的條形槽(5)，控制系統(tǒng)與無桿氣缸(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)盤一(9)轉(zhuǎn)動設(shè)置在擋板(8)上，轉(zhuǎn)盤一(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，動力組件包括支撐架二(25)和電機二(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任一項所述的用于天然氣水合物巖芯的切割裝置對天然氣水合物的巖芯樣品(6)進行切割；

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)境與實際地下環(huán)境相同或相近似；外殼上設(shè)置供巖芯樣品進入的進料管，進料管與保壓轉(zhuǎn)移設(shè)備連接；推料機構(gòu)，設(shè)置在外殼內(nèi)，被配置為推動巖芯樣品向右移動，使巖芯樣品每次移動距離相同；旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，設(shè)置在進料管右端，被配置為帶動巖芯樣品旋轉(zhuǎn)；切割盤，位于進料管右側(cè)正上方，被配置為切割巖芯樣品，外殼內(nèi)設(shè)置有帶動切割盤自轉(zhuǎn)的動力組件；伸縮裝置一，豎直設(shè)置在外殼內(nèi)，被配置為帶動動力組件升降。本發(fā)明實現(xiàn)了在接近原始地下環(huán)境條件下對天然氣水合物巖芯進行切割。

技術(shù)研發(fā)人員：季根源,江思宏,劉翼飛
受保護的技術(shù)使用者：中國地質(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