一种深层原位岩心的密闭保压转移与存储装置及方法

摘要

本发明公开了一种深层原位岩心的密闭保压转移与存储装置及方法，包括压力容器、密封储存容器、控制系统、压力调节系统和至少一个球形阀。其中，所述压力容器包括第一筒体和第一端部密封活塞，所述第一端部密封活塞安装于所述第一筒体的第一端，且能在所述压力容器内滑动；所述密封储存容器包括第二筒体和第二端部密封活塞，所述第二端部密封活塞安装于所述第二筒体的第一端；至少一个球形阀连接在所述第一筒体与所述第二筒体之间；所述压力调节系统用于调节所述第二筒体内的水量；所述控制系统包括第一压力传感器、第二压力传感器和控制器。相比于现有技术，本发明的密封保压效果好。

权利要求

1.一种深层原位岩心的密闭保压转移与存储装置，其特征在于，包括：压力容器，所述压力容器包括第一筒体和第一端部密封活塞，所述第一端部密封活塞安装于所述第一筒体的第一端，且能在所述压力容器内滑动；

密封储存容器，所述密封储存容器包括第二筒体和第二端部密封活塞，所述第二端部密封活塞安装于所述第二筒体的第一端；

至少一个球形阀，所述至少一个球形阀连接在所述第一筒体与所述第二筒体之间；

压力调节系统，所述压力调节系统用于调节所述第二筒体内的水量；

控制系统，所述控制系统包括第一压力传感器、第二压力传感器和控制器，所述第一压力传感器用于感应所述第一筒体内的压力，所述第二压力传感器用于感应所述第二筒体内的压力，所述第一压力传感器、所述第二压力传感器均与所述控制器的输入端电连接，所述控制器的输出端与所述压力调节系统电连接。

2.根据权利要求1所述深层原位岩心的密闭保压转移与存储装置，其特征在于，所述球形阀为两个，包括与所述压力容器相邻的第一球形阀和与所述密封储存容器相邻的第二球形阀。

3.根据权利要求2所述深层原位岩心的密闭保压转移与存储装置，其特征在于，所述压力调节系统包括第一压力调节系统，所述第一压力调节系统包括第一阀门、第二阀门、第三阀门、溢流阀、柱塞式伺服泵和承压去离子水箱，所述第一阀门安装于第一管路上，所述第二阀门安装于第二管路上，所述第三阀门和所述溢流阀安装于第三管路上，所述第一管路的第一端与所述第二筒体连通，所述第二管路的第一端和所述第三管路的第一端均与所述第一管路的第二端连通，所述第二管路的第二端与所述柱塞式伺服泵的出水口相连，所述柱塞式伺服泵进水口与所述承压去离子水箱通过第四管路相连，所述第三管路的第二端与所述承压去离子水箱连通，所述溢流阀相比于所述第三阀门更靠近所述承压去离子水箱，所述柱塞式伺服泵的输入端与所述控制器的输出端电连接，所述第二压力感应器用于感应所述柱塞式伺服泵出水口的压力。

4.根据权利要求1所述深层原位岩心的密闭保压转移与存储装置，其特征在于，还包括第二压力调节系统，所述第二压力调节系统包括第三压力传感器、第四阀门和高压蓄能器，所述第四阀门安装于第四管路上，所述第四管路的第一端与所述第二筒体连通，所述第四管路的第二端与所述高压蓄能器的底部连通，所述第三压力传感器用于感应所述第二筒体内的压力。

5.一种深层原位岩心的密闭保压转移与存储方法，使用如权利要求2～4中任意一项所述的深层原位岩心的密闭保压转移与存储装置，其特征在于，包括如下步骤：S1、压力容器与第一球形阀组成的结构从整体结构中分离，将取自深部地层的压力状态原位岩心放入压力容器内，并且使第一球形阀内充满与原位岩心相同压力状态的地下水，关闭第一球形阀，将第一球形阀与第二球形阀恢复连接，使压力容器与第一球形阀组成的结构重新连入整体结构；

S2、打开第一阀门，第二阀门和第四阀门，通过控制器控制柱塞式伺服泵将承压去离子水箱中的承压去离子水泵入第二筒体中，使得第二压力传感器的压力达到并维持第一压力传感器的压力值；压力平衡后依次打开第二球形阀和第一球形阀，继续通过控制器控制柱塞式伺服泵将承压去离子水箱中的承压去离子水泵入第二筒体中，使得第二压力传感器的压力达到并维持第一压力传感器的压力值，使得第二筒体和第一筒体实现压力平衡下的连通；

S3、关闭第二阀门和第四阀门，打开第三阀门，推动第一端部密封活塞并带动原位岩心移动，原位岩心依次经过第一球形阀和第二球形阀之后进入密封储存容器中，第二筒体中的承压去离子水通过第一阀门、第三阀门和溢流阀回流进承压去离子水箱中，继续推进第一端部密封活塞使得原位岩心完全进入第二筒体中，关闭第一球形阀和第二球形阀，关闭第一阀门；

S4、移除压力容器、第一球形阀、第一管路、第二管路和第三管路，保持第二筒体与高压蓄能器连通，打开第四阀门，通过观察第三压力传感器所感应的第二筒体内的压力，控制高压蓄能器对第二筒体进行供水增压，使第二筒体内保持原位岩心放入压力容器时的初始压力。

说明书

一种深层原位岩心的密闭保压转移与存储装置及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及能源勘探技术领域，特别是涉及一种深层原位岩心的密闭保压转移与存储装置及方法。

背景技术

[0002] 在非常规能源开发中，需要分析储层的可采性并对开发过程进行优化。通过在实验室中对原位岩心进行研究，对储层岩石中的孔隙裂隙结构以及有机质含量做出评估。深
层原位岩心在钻井底部钻取完成后通过压力容器实现密闭保压并提升至地表，将密闭保压
状态下岩心快速运输至实验室，在实验室中对密闭保压岩心进行保压转移与存储，对储层
岩心进行深入观察和测试以获取各项关键参数，并对储层可采性进行合理评价和储层改造
工程的设计及优化。因此，在深部地层中制取原位岩心后，在储存和转移过程中对其进行密
闭保压就显得尤为重要。目前的岩心密闭保压技术中，压力容器的密封保压效果差，转移和
存储过程中随时间发展会产生压力泄漏，在转移存储过程中很难使岩心保持原位压力状
态，造成测试值与真实原位值产生较大偏差，影响储层的可采性评价和储层改造工程的设
计及优化。因此，如何提供一种密闭保压效果好的深层原位岩心的转移与存储装置，是本领
域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种深层原位岩心的密闭保压转移与存储装置及方法，旨在解决现有储存与转移装置密封保压效果差，进而影响测试值准确性的技术问题。

[0004] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

[0005] 本发明公开了一种深层原位岩心的密闭保压转移与存储装置，包括：

[0006] 压力容器，所述压力容器包括第一筒体和第一端部密封活塞，所述第一端部密封活塞安装于所述第一筒体的第一端，且能在所述压力容器内滑动；

[0007] 密封储存容器，所述密封储存容器包括第二筒体和第二端部密封活塞，所述第二端部密封活塞安装于所述第二筒体的第一端；

[0008] 至少一个球形阀，所述至少一个球形阀连接在所述第一筒体与所述第二筒体之间；

[0009] 压力调节系统，所述压力调节系统用于调节所述第二筒体内的水量；

[0010] 控制系统，所述控制系统包括第一压力传感器、第二压力传感器和控制器，所述第一压力传感器用于感应所述第一筒体内的压力，所述第二压力传感器用于感应所述第二筒
体内的压力，所述第一压力传感器、所述第二压力传感器均与所述控制器的输入端电连接，
所述控制器的输出端与所述压力调节系统电连接。

[0011] 优选地，所述球形阀为两个，包括与所述压力容器相邻的第一球形阀和与所述密封储存容器相邻的第二球形阀。

[0012] 优选地，所述压力调节系统包括第一压力调节系统，所述第一压力调节系统包括第一阀门、第二阀门、第三阀门、溢流阀、柱塞式伺服泵和承压去离子水箱，所述第一阀门安
装于第一管路上，所述第二阀门安装于第二管路上，所述第三阀门和所述溢流阀安装于第
三管路上，所述第一管路的第一端与所述第二筒体连通，所述第二管路的第一端和所述第
三管路的第一端均与所述第一管路的第二端连通，所述第二管路的第二端与所述柱塞式伺
服泵的出水口相连，所述柱塞式伺服泵进水口与所述承压去离子水箱通过第四管路相连，
所述第三管路的第二端与所述承压去离子水箱连通，所述溢流阀相比于所述第三阀门更靠
近所述承压去离子水箱，所述柱塞式伺服泵的输入端与所述控制器的输出端电连接，所述
第二压力感应器用于感应所述柱塞式伺服泵出水口的压力。

[0013] 优选地，还包括第二压力调节系统，所述第二压力调节系统包括第三压力传感器、第四阀门和高压蓄能器，所述第四阀门安装于第四管路上，所述第四管路的第一端与所述
第二筒体连通，所述第四管路的第二端与所述高压蓄能器的底部连通，所述第三压力传感
器用于感应所述第二筒体内的压力。

[0014] 本发明还公开了一种深层原位岩心的密闭保压转移与存储方法，包括如下步骤：

[0015] S1、压力容器与第一球形阀组成的结构从整体结构中分离，将取自深部地层的压力状态原位岩心放入压力容器内，并且使第一球形阀内充满与原位岩心相同压力状态的地
下水，关闭第一球形阀，将第一球形阀与第二球形阀恢复连接，使压力容器与第一球形阀组
成的结构重新连入整体结构；

[0016] S2、打开第一阀门，第二阀门和第四阀门，通过控制器控制柱塞式伺服泵将承压去离子水箱中的承压去离子水泵入第二筒体中，使得第二压力传感器的压力达到并维持第一
压力传感器的压力值；压力平衡后依次打开第二球形阀和第一球形阀，继续通过控制器控
制柱塞式伺服泵将承压去离子水箱中的承压去离子水泵入第二筒体中，使得第二压力传感
器的压力达到并维持第一压力传感器的压力值，使得第二筒体和第一筒体实现压力平衡下
的连通；

[0017] S3、关闭第二阀门和第四阀门，打开第三阀门，推动第一端部密封活塞并带动原位岩心移动，原位岩心依次经过第一球形阀和第二球形阀之后进入密封储存容器中，第二筒
体中的承压去离子水通过第一阀门、第三阀门和溢流阀回流进承压去离子水箱中，继续推
进第一端部密封活塞使得原位岩心完全进入第二筒体中，关闭第一球形阀和第二球形阀，
关闭第一阀门；

[0018] S4、移除压力容器、第一球形阀、第一管路、第二管路和第三管路，保持第二筒体与高压蓄能器连通，打开第四阀门，通过观察第三压力传感器所感应的第二筒体内的压力，控
制高压蓄能器对第二筒体进行供水增压，使第二筒体内保持原位岩心放入压力容器时的初
始压力。

[0019] 本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

[0020] 本发明提供的深层原位岩心的密闭保压转移与存储装置，包括压力容器、密封储存容器、压力调节系统、控制系统和至少一个球形阀。在深部地层制取原位岩心后，将其放
入第一筒体内，通过第一端部密封活塞和球形阀可对原位岩心进行密闭保压；通过开启球
形阀可以使原位岩心穿过球形阀后完全进入到第二筒体内，然后关闭球形阀，通过球形阀
和第二端部密封活塞可对转移后的原位岩心进行密闭保压，密封保压效果好。控制器接收
第一压力传感器和第二压力传感器所传输的压力值，并控制压力调节系统对第二筒体内的
水量进行调节，以实现原位岩心在由压力容器向密封储存容器的转移过程中保持压力不
变，保证原位岩心的初始压力状态，提高试验结果的准确性。

附图说明

[0021] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施
例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获
得其他的附图。

[0022] 图1为本实施例深层原位岩心的密闭保压转移与存储装置的结构示意图；

[0023] 图2为原位岩心转移前压力容器的结构示意图；

[0024] 图3为原位岩心转移后密封储存容器的结构示意图；

[0025] 其中：1‑第一筒体；2‑原位岩心；3‑第一端部密封活塞；4‑第二筒体；5‑第二端部密封活塞；6‑第一压力传感器；7‑第二压力传感器；8‑控制器；9‑第一球形阀；10‑第二球形阀；
11‑第一阀门；12‑第二阀门；13‑第三阀门；14‑溢流阀；15‑柱塞式伺服泵；16‑承压去离子水
箱；17‑第三压力传感器；18‑第四阀门；19‑高压蓄能器。

具体实施方式

[0026] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其
他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0027] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0028] 如图1‑3所示，本实施例提供一种深层原位岩心的密闭保压转移与存储装置，包括压力容器、密封储存容器、压力调节系统、控制系统和至少一个球形阀。

[0029] 其中，压力容器包括第一筒体1和第一端部密封活塞3，第一端部密封活塞3安装于第一筒体1的第一端，且能在压力容器内滑动；密封储存容器包括第二筒体4和第二端部密
封活塞5，第二端部密封活塞5安装于第二筒体4的第一端；至少一个球形阀连接在第一筒体
1与第二筒体4之间；压力调节系统用于调节第二筒体4内的水量；控制系统包括第一压力传
感器6、第二压力传感器7和控制器8，第一压力传感器6用于感应第一筒体1内的压力，第二
压力传感器7用于感应第二筒体4内的压力，第一压力传感器6、第二压力传感器7均与控制
器8的输入端电连接，控制器8的输出端与压力调节系统电连接。

[0030] 本实施例中，在深部地层制取原位岩心2后，将其放入第一筒体1内，通过第一端部密封活塞3和球形阀可对原位岩心2进行密闭保压；通过开启球形阀可以使原位岩心2穿过
球形阀后完全进入到第二筒体4内，然后关闭球形阀，通过球形阀和第二端部密封活塞5可
对转移后的原位岩心2进行密闭保压，密封保压效果好。控制器8接收第一压力传感器6和第
二压力传感器7所传输的压力值，并控制压力调节系统对第二筒体4内的水量进行调节，以
实现原位岩心2在由压力容器向密封储存容器的转移过程中保持压力不变，保证原位岩心2
的初始压力状态，提高试验结果的准确性。

[0031] 本实施例中，球形阀的数量优选为两个，包括与压力容器相邻的第一球形阀9和与密封储存容器相邻的第二球形阀10，第一球形阀9和第二球形阀10可拆卸式固定连接，当原
位岩心2转移完毕后，可快速将第一球形阀与第二球形阀进行分离，操作简单，提高了原位
岩心2转移效率。

[0032] 压力调节系统的形式有多种，本领域技术人员可根据实际需要进行选择，本实施例中，压力调节系统包括第一压力调节系统，第一压力调节系统包括第一阀门11、第二阀门
12、第三阀门13、溢流阀14、柱塞式伺服泵15和承压去离子水箱16，第一阀门11安装于第一
管路上，第二阀门12安装于第二管路上，第三阀门13和溢流阀14安装于第三管路上，第一管
路的第一端与第二筒体4连通，第二管路的第一端和第三管路的第一端均与第一管路的第
二端连通，第二管路的第二端与柱塞式伺服泵15的出水口相连，柱塞式伺服泵15进水口与
承压去离子水箱16通过第四管路相连，第三管路的第二端与承压去离子水箱16连通，溢流
阀14相比于第三阀门13更靠近承压去离子水箱16，柱塞式伺服泵15的输入端与控制器8的
输出端电连接，第二压力传感器7用于感应柱塞式伺服泵15出水口的压力。能够保持原位岩
心2在转移过程中压力恒定，使原位岩心2始终保持初始状态，保证了试验结果的准确性。

[0033] 为了避免对原位岩心2储存时，由于装置的缓慢泄压而影响试验结果的准确性，本实施例还包括第二压力调节系统，第二压力调节系统包括第三压力传感器17、第四阀门18
和高压蓄能器19，第四阀门18安装于第四管路上，第四管路的第一端与第二筒体4连通，第
四管路的第二端与高压蓄能器19的底部连通，第三压力传感器17用于感应第二筒体4内的
压力。当对原位岩心2进行储存时，通过第三压力传感器17监测第二筒体内的压力，并通过
高压蓄能器19调节第二筒体4内压力，保持原位岩心2的压力恒定。

[0034] 本实施例还提供一种上述装置的使用方法，包括如下步骤：

[0035] S1、压力容器与第一球形阀9组成的结构从整体结构中分离，将取自深部地层的压力状态原位岩心2放入压力容器内，并且使第一球形阀9内充满与原位岩心2相同压力状态
的地下水，关闭第一球形阀9，将第一球形阀9与第二球形阀10恢复连接，使压力容器与第一
球形阀9组成的结构重新连入整体结构；

[0036] S2、打开第一阀门11，第二阀门12和第四阀门18，通过控制器8控制柱塞式伺服泵15将承压去离子水箱16中的承压去离子水泵入第二筒体4中，使得第二压力传感器7的压力
达到并维持第一压力传感器6的压力值；压力平衡后依次打开第二球形阀10和第一球形阀
9，继续通过控制器8控制柱塞式伺服泵15将承压去离子水箱16中的承压去离子水泵入第二
筒体4中，使得第二压力传感器7的压力达到并维持第一压力传感器6的压力值，使得第二筒
体4和第一筒1体实现压力平衡下的连通；

[0037] S3、关闭第二阀门12和第四阀门18，打开第三阀门13，推动第一端部密封活塞3并带动原位岩心2移动，原位岩心2依次经过第一球形阀9和第二球形阀10之后进入密封储存
容器中，第二筒体4中的承压去离子水通过第一阀门11、第三阀门13和溢流阀14回流进承压
去离子水箱16中，继续推进第一端部密封活塞3使得原位岩心2完全进入第二筒体4中，关闭
第一球形阀9和第二球形阀10，关闭第一阀门11；

[0038] S4、移除压力容器、第一球形阀9、第一管路、第二管路和第三管路，保持第二筒体4与高压蓄能器19连通，打开第四阀门18，通过观察第三压力传感器17所感应的第二筒体4内
的压力，控制高压蓄能器19对第二筒体4进行供水增压，使第二筒体4内保持原位岩心2放入
压力容器时的初始压力。

[0039] 本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，
依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内
容不应理解为对本发明的限制。