本發(fā)明涉及油田開發(fā)研究中樣品制備裝置領(lǐng)域，具體是一種巖石的納米CT測(cè)試樣品制備裝置和制備方法。

背景技術(shù)：

隨著納米巖石學(xué)、礦物學(xué)、地質(zhì)學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，納米CT成為研究的常用設(shè)備，對(duì)于研究巖石在納米尺度的組分、結(jié)構(gòu)、孔隙特征，總結(jié)發(fā)育規(guī)律，指導(dǎo)礦業(yè)、油氣勘探開發(fā)具有重要意義。

納米CT測(cè)試設(shè)備的原理是通過X-射線發(fā)射穿透樣品，獲得全方位的X-射線成像結(jié)果，通過對(duì)數(shù)據(jù)加工編輯，最終形成樣品在納米尺度的三維立體成像結(jié)果。因此，要求樣品規(guī)格足夠小，保證X-射線能夠穿透樣品，是提高成像分辨率的基本要求。通常納米CT測(cè)試要求樣品的長寬高小于65μm，目前主要通過肉眼和手工制備樣品，用肉眼選擇樣品，用粘有膠水的大頭針接觸目標(biāo)樣品，再到放大器鏡下篩選符合規(guī)格的樣品。上述方法存在缺點(diǎn)：由于樣品規(guī)格微小，操作空間狹小，樣品規(guī)格無法控制、大頭針上樣品位置都很難控制，制樣成功率極低，給制樣造成困難，大量時(shí)間浪費(fèi)于樣品的制備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種巖石的納米CT測(cè)試樣品制備裝置，以快速、簡便的制備標(biāo)準(zhǔn)的納米CT測(cè)試樣品。

本發(fā)明提供了一種巖石的納米CT測(cè)試樣品的制備方法，以快速、簡便的制備標(biāo)準(zhǔn)的納米CT測(cè)試樣品。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：本發(fā)明實(shí)施例提供了一種巖石的納米CT測(cè)試樣品制備裝置，巖石的納米CT測(cè)試樣品制備裝置包括：支撐組件；取樣器組件，沿豎直方向能滑動(dòng)地設(shè)置在支撐組件上，取樣器組件的下端設(shè)置有用于粘取樣品的取樣口；頂桿，沿豎直方向能滑動(dòng)地穿設(shè)在取樣器組件內(nèi)，頂桿的下端能夠?qū)悠酚扇涌陧敵?；備樣臺(tái)，與支撐組件連接并位于取樣器組件的下方，備樣臺(tái)能夠沿水平方向移動(dòng)；樣品夾持組件，與取樣器組件連接，樣品夾持組件能夠置于取樣器組件與備樣臺(tái)之間，樣品夾持組件用于粘貼由取樣口頂出的樣品。

進(jìn)一步地，取樣器組件包括：筒狀外殼，筒狀外殼的上下兩端均為敞開端；活塞桿，沿豎直方向設(shè)置，活塞桿的一端為活塞端，活塞桿的另一端為推持端，活塞端設(shè)置在筒狀外殼內(nèi)，推持端位于筒狀外殼的上端外；錐臺(tái)形取樣頭，具有軸向貫通的內(nèi)腔，錐臺(tái)形取樣頭的大徑端與筒狀外殼的下端連通，錐臺(tái)形取樣頭的小徑端為取樣口。

進(jìn)一步地，內(nèi)腔為長方體狀,內(nèi)腔的長、寬均為65μm，內(nèi)腔的高度與錐臺(tái)形取樣頭高度相同；或者內(nèi)腔為圓柱體狀，內(nèi)腔的直徑為65μm，內(nèi)腔的高度與錐臺(tái)形取樣頭高度相同。

進(jìn)一步地，活塞桿上設(shè)置有軸向通孔，頂桿穿設(shè)在軸向通孔內(nèi)并能夠沿豎直方向滑動(dòng)，頂桿的上端位于活塞桿的上端外，頂桿的下端能夠位于錐臺(tái)形取樣頭的小徑端外。

進(jìn)一步地，取樣器組件上設(shè)置有齒條，支撐組件上對(duì)應(yīng)設(shè)置有與齒條嚙合的齒輪，取樣器組件在齒輪和齒條的作用下能夠沿豎直方向相對(duì)于支撐組件移動(dòng)。

進(jìn)一步地，備樣臺(tái)包括：支撐臺(tái)，固定連接在支撐組件上，支撐臺(tái)上設(shè)置有多個(gè)滾珠凹槽，每個(gè)滾珠凹槽內(nèi)均設(shè)置有一個(gè)滾珠；樣品臺(tái)，被支撐于支撐臺(tái)上，樣品臺(tái)能夠在滾珠的作用下沿水平方向移動(dòng)。

進(jìn)一步地，樣品夾持組件包括：連接桿，上端與取樣器組件固定連接；支撐板，與連接桿的下端固定連接；樣品夾持器，呈針狀結(jié)構(gòu)，設(shè)置在支撐板上，樣品夾持器的尖端能夠置于取樣器組件的正下方。

進(jìn)一步地，支撐組件包括支撐座和支撐桿，支撐桿的下端固定在支撐座上，支撐桿的上端與取樣器組件連接，備樣臺(tái)固定連接在支撐桿的中部。

進(jìn)一步地，巖石的納米CT測(cè)試樣品制備裝置還包括放大鏡，放大鏡通過第一金屬軟管與支撐組件連接；巖石的納米CT測(cè)試樣品制備裝置還包括照明燈，照明燈通過第二金屬軟管與支撐組件連接。

本發(fā)明還提供了一種巖石的納米CT測(cè)試樣品制備方法，巖石的納米CT測(cè)試樣品制備方法包括以下步驟：步驟1、取設(shè)定尺寸的巖石樣品進(jìn)行研磨，獲得設(shè)定直徑的巖石樣品顆粒，將該設(shè)定直徑的巖石樣品顆粒鋪設(shè)在備樣臺(tái)上；步驟2、在取樣器組件的取樣口處設(shè)置環(huán)氧樹脂，沿豎直方向移動(dòng)取樣器組件，并粘附備樣臺(tái)上的該設(shè)定直徑的巖石樣品顆粒；步驟3、待環(huán)氧樹脂凝固后，將樣品加持組件移動(dòng)至取樣器組件的下方，用頂桿將該設(shè)定直徑的巖石樣品顆粒頂出，使該設(shè)定直徑的巖石樣品顆粒粘附在樣品加持組件上。

本發(fā)明的有益效果是，使取樣器組件能夠沿豎直方向上下移動(dòng)，可以在取樣器組件吸附樣品時(shí)更加準(zhǔn)確，同時(shí)，由于頂桿能夠?qū)悠讽敵霾?zhǔn)確粘附在樣品夾持組件上，可以達(dá)到快速、簡便的制備標(biāo)準(zhǔn)的納米CT測(cè)試樣品的目的。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明巖石的納米CT測(cè)試樣品制備裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明巖石的納米CT測(cè)試樣品制備裝置中錐臺(tái)形取樣頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明巖石的納米CT測(cè)試樣品制備裝置中樣品夾持組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明巖石的納米CT測(cè)試樣品制備裝置中備樣臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中附圖標(biāo)記：10、支撐組件；11、支撐座；12、支撐桿；20、取樣器組件；21、筒狀外殼；22、活塞桿；23、錐臺(tái)形取樣頭；24、內(nèi)腔；30、頂桿；40、備樣臺(tái)；41、支撐臺(tái)；42、滾珠；43、樣品臺(tái)；44、連接支架；50、樣品加持組件；51、連接桿；52、支撐板；53、樣品夾持器；61、放大鏡；62、第一金屬軟管；71、照明燈；72、第二金屬軟管；

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

如圖1至圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種巖石的納米CT測(cè)試樣品制備裝置，巖石的納米CT測(cè)試樣品制備裝置包括支撐組件10，取樣器組件20，頂桿30，備樣臺(tái)40和樣品夾持組件50。取樣器組件20沿豎直方向能滑動(dòng)地設(shè)置在支撐組件10上，取樣器組件20的下端設(shè)置有用于粘取樣品的取樣口。頂桿30沿豎直方向能滑動(dòng)地穿設(shè)在取樣器組件20內(nèi)，頂桿30的下端能夠?qū)悠酚扇涌陧敵?。備樣臺(tái)40與支撐組件10連接并位于取樣器組件20的下方，備樣臺(tái)40能夠沿水平方向移動(dòng)。樣品夾持組件50，與取樣器組件20連接，樣品夾持組件50能夠置于取樣器組件20與備樣臺(tái)40之間，樣品夾持組件50用于粘貼由取樣口頂出的樣品。

使取樣器組件20能夠沿豎直方向上下移動(dòng)，可以在取樣器組件20粘附樣品時(shí)更加準(zhǔn)確，同時(shí)，由于頂桿30能夠?qū)悠讽敵霾?zhǔn)確粘附在樣品夾持組件50上，可以達(dá)到快速、簡便的制備標(biāo)準(zhǔn)的納米CT測(cè)試樣品的目的。

優(yōu)選地，巖石的納米CT測(cè)試樣品制備裝置還包括放大鏡61和照明燈71，放大鏡61通過第一金屬軟管62與支撐組件10連接。照明燈71通過第二金屬軟管72與支撐組件10連接。上述第一金屬軟管62和第二金屬軟管72均可以隨意調(diào)節(jié)，從而使放大鏡61和照明燈71能夠置于操作員需要的位置。其中，上述照明燈71可為LED燈。

需要說明的是，上述CT是計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描，支撐組件10包括支撐座11和支撐桿12，支撐桿12的下端固定在支撐座11上，支撐桿12的上端與取樣器組件20連接，備樣臺(tái)40固定連接在支撐桿12的中部。上述第一金屬軟管62與支撐桿12連接，上述第二金屬軟管72與支撐座11連接。其中，支撐座11為長寬高10cm×10cm×2cm的鋼板制成，重量>2kg。頂桿30為直徑60μm鋼針，上下可動(dòng)范圍65μm，最下端能夠移動(dòng)至取樣口的下方。

取樣器組件20包括筒狀外殼21、活塞桿22和錐臺(tái)形取樣頭23。筒狀外殼21的上下兩端均為敞開端。筒狀外殼21沿豎直方向設(shè)置并與支撐桿12連接，活塞桿22沿豎直方向設(shè)置，活塞桿22的一端為活塞端，活塞桿22的另一端為推持端，活塞端設(shè)置在筒狀外殼21內(nèi)，推持端位于筒狀外殼21的上端外。錐臺(tái)形取樣頭23具有軸向貫通的內(nèi)腔24，錐臺(tái)形取樣頭23的大徑端與筒狀外殼21的下端連通，錐臺(tái)形取樣頭23的小徑端開口為取樣口。

上述筒狀外殼21為PVC材質(zhì)制成，筒狀外殼21內(nèi)可以注入環(huán)氧樹脂，通過活塞桿22的作用，可以將環(huán)氧樹脂壓入至錐臺(tái)形取樣頭23的內(nèi)腔24中。

本發(fā)明實(shí)施例中，上述取樣器組件20各個(gè)部件均沿豎直方向設(shè)置，上述取樣器組件20整體呈注射器針筒狀結(jié)構(gòu)。上述筒狀外殼21的下端與錐臺(tái)形取樣頭23采用粘貼或者焊接的方式固定。上述內(nèi)腔24為正方體狀、長方體狀。該內(nèi)腔24由沿周向豎直設(shè)置的內(nèi)腔壁圍成，該內(nèi)腔壁的兩端分別與錐臺(tái)形取樣頭23的上下兩端平齊，該內(nèi)腔24的上下兩端均為開口端，內(nèi)腔24的上端與筒狀外殼21的下端連通，內(nèi)腔24的下端作為錐臺(tái)形取樣頭23的取樣口。內(nèi)腔24的內(nèi)腔壁外周與錐臺(tái)形取樣頭23的內(nèi)周壁之間形成空腔。當(dāng)然，本發(fā)明實(shí)施例中的內(nèi)腔24的形狀并不限于上述形狀，還可以是多邊形柱體狀或者其他形狀。在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例中，上述內(nèi)腔24可以為錐臺(tái)形取樣頭23的內(nèi)腔，即不設(shè)置單獨(dú)的內(nèi)腔壁，直接使用為錐臺(tái)形取樣頭23的內(nèi)腔作為用于粘附樣品顆粒的腔體。

需要說明的是，內(nèi)腔壁為合金鋼，鋼板厚度35μm，規(guī)格為長寬均為65μm高度與錐臺(tái)形取樣頭23相同的長方體或直徑為65μm，高度與錐臺(tái)形取樣頭23相同的圓柱體，內(nèi)腔24的上下兩端均開口。

本發(fā)明實(shí)施例中，上述筒狀外殼21的外壁面上設(shè)置有齒條，支撐組件10上對(duì)應(yīng)設(shè)置有與齒條嚙合的齒輪，取樣器組件20在齒輪和齒條的作用下能夠沿豎直方向相對(duì)于支撐組件10移動(dòng)。本發(fā)明實(shí)施例中的齒輪齒條結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)中的齒輪齒條結(jié)構(gòu)類似，例如顯微鏡物鏡的齒輪齒條驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，因此不再對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行贅述。

如圖1所示，活塞桿22上設(shè)置有軸向通孔，頂桿30穿設(shè)在軸向通孔內(nèi)并能夠沿豎直方向滑動(dòng)，頂桿30的上端位于活塞桿22的上端外，頂桿30的下端能夠位于錐臺(tái)形取樣頭23的小徑端外。頂桿30的上端設(shè)置有用于推動(dòng)頂桿30的推動(dòng)把手，并且上述軸向通孔的孔徑大小與頂桿30的外徑相適配，以保證活塞桿22下端處的膠體不會(huì)沿軸向通孔溢出。

備樣臺(tái)40包括支撐臺(tái)41和樣品臺(tái)43。支撐臺(tái)41通過連接支架44固定連接在支撐組件10上，支撐臺(tái)41上設(shè)置有多個(gè)滾珠凹槽，每個(gè)滾珠凹槽內(nèi)均設(shè)置有滾珠42，樣品臺(tái)43被支撐于支撐臺(tái)41的滾珠42上，樣品臺(tái)43能夠在滾珠42的作用下沿水平方向移動(dòng)。在支撐臺(tái)41上設(shè)置滾珠42，可以使樣品臺(tái)43沿水平方向移動(dòng)。樣品臺(tái)43的上表面設(shè)置有多個(gè)樣品，在制備測(cè)試樣品時(shí)，通過移動(dòng)樣品臺(tái)43的水平位置，使某個(gè)樣品置于取樣器組件20的正下方，進(jìn)而沿豎直方向移動(dòng)取樣器組件20即可完成取樣操作。本發(fā)明實(shí)施例中樣品臺(tái)43為6cm×6cm×0.5cm薄鋼板，滾珠42的直徑為0.25cm，滾珠凹槽規(guī)格為0.25cm×0.25cm×0.2cm。

樣品夾持組件50包括：連接桿51、支撐板52和樣品夾持器53。連接桿51上端與取樣器組件20固定連接。支撐板52水平設(shè)置，并且支撐板52與連接桿51的下端固定連接。樣品夾持器53呈針狀結(jié)構(gòu)，能移動(dòng)地設(shè)置在支撐板52上，樣品夾持器53的尖端能夠置于取樣器組件20的正下方。

上述連接桿51固定于筒狀外殼21外周面上，樣品夾持器53為放置在支撐板52上的直徑為1mm的鋼針，通過調(diào)節(jié)將鋼針的針尖置于錐臺(tái)形取樣頭23下方約80μm處。本發(fā)明實(shí)施例中，上述樣品夾持組件50在錐臺(tái)形取樣頭23向下運(yùn)動(dòng)時(shí)并不會(huì)干涉取樣，在錐臺(tái)形取樣頭23取樣結(jié)束后，鋼針可以伸出至錐臺(tái)形取樣頭23下方位置，實(shí)現(xiàn)樣品制備。

本發(fā)明還提供了一種巖石的納米CT測(cè)試樣品制備方法，按照如下步驟進(jìn)行樣品制備：

步驟1、取測(cè)試巖石樣品，要求巖石樣品長×寬×高接近但不超過1cm×1cm×1cm，但外形不限，重量不少于1g。用研缽研磨樣品，用分樣篩留取直徑60μm～80μm的巖石樣品顆粒，重量不少于0.5g；將篩選好的巖石樣品顆粒平鋪于樣品臺(tái)43上。

步驟2、在取樣器組件20中注入環(huán)氧樹脂，利用放大鏡61和照明燈71，對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)巖石樣品顆粒(巖石樣品顆粒的其中一個(gè)顆粒)，向下推取樣器組件20，并微調(diào)樣品臺(tái)43(上表面承載多個(gè)篩選好的巖石樣品顆粒)，直到目標(biāo)巖石樣品顆粒進(jìn)入錐臺(tái)形取樣頭23。

步驟3、等待5分鐘，待環(huán)氧樹脂凝固。用頂桿30將巖石樣品顆粒頂出，并粘貼在樣品夾持器53上，將樣品夾持器53取下，完成樣品制備，開始納米CT實(shí)驗(yàn)分析。

從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果：使取樣器組件20能夠沿豎直方向上下移動(dòng)，可以在取樣器組件20吸附樣品時(shí)更加準(zhǔn)確，同時(shí)，由于頂桿30能夠?qū)悠讽敵霾?zhǔn)確粘附在樣品夾持組件50上，可以達(dá)到快速、簡便的制備標(biāo)準(zhǔn)的納米CT測(cè)試樣品的目的。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，不能以其限定發(fā)明實(shí)施的范圍，所以其等同組件的置換，或依本發(fā)明專利保護(hù)范圍所作的等同變化與修飾，都應(yīng)仍屬于本專利涵蓋的范疇。另外，本發(fā)明中的技術(shù)特征與技術(shù)特征之間、技術(shù)特征與技術(shù)方案之間、技術(shù)方案與技術(shù)方案之間均可以自由組合使用。