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专利名称：一种地下储气库断层岩芯密封失效检测装置

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202311850304.2

专利申请（专利权）人：中国石油大学(华东)
权利人地址：山东省东营市北二路271号

专利发明（设计）人：徐海涛,陈国明,刘康,马喆,逄志浩

专利摘要：本发明公开了一种地下储气库断层岩芯密封失效检测装置，涉及天然气地下储气库断层检测技术领域。它包括正压气舱，被构造用于容纳并固定待测的断层岩芯；正压气舱的侧面安装有操作窗，正压气舱的内腔底部设置有用于承接断层岩芯的弹性垫环；正压气舱的底部，弹性垫环以及断层岩芯外侧的环形空间内填充有热熔型密封材料；还包括正压气源、气压表、温度显示器、钻进舱；钻进舱内安装有钻机；所述钻机的动力输出轴外部套接钻管；所述钻管与动力输出轴在竖直方向滑动连接；所述钻管的顶部安装有钻刀；所述钻管与动力输出轴之间设置有用于钻刀向断层岩芯施压的压簧。本发明能够实现对断层岩芯轴向的透气性的定位检测，工作效率高，岩芯不易损毁。

主权利要求：
1.一种地下储气库断层岩芯密封失效检测装置，其特征在于：包括
正压气舱，被构造用于容纳并固定待测的断层岩芯；正压气舱的内腔顶部安装有用于向断层岩芯施压的压紧装置；正压气舱的侧面安装有操作窗，操作窗密封配合安装有压力舱盖；正压气舱的内腔底部设置有用于承接断层岩芯的弹性垫环；正压气舱的底部，弹性垫环以及断层岩芯外侧的环形空间内填充有热熔型密封材料；正压气舱的下底面，对应热熔型密封材料的区域，安装有用于加热融化热熔型密封材料的加热装置；
正压气源，通过管路与正压气舱的内腔连通；
气压表，通过管路与正压气舱的内腔连通；
温度显示器，其探测端位于正压气舱内，用于测量显示正压气舱的温度；
钻进舱，被安装在正压气舱的下部；钻进舱内安装有钻机；所述钻机的动力输出轴外部套接钻管；所述钻管与动力输出轴在竖直方向滑动连接，在周向通过键槽结构或多边形套结结构实现联动；所述钻管的顶部安装有钻刀；所述钻刀钻进口径大于钻管的外径；所述钻刀从弹性垫环的内侧伸入正压气舱抵达断层岩芯的下端面；所述钻管与动力输出轴之间设置有用于钻刀向断层岩芯施压的压簧。
2.根据权利要求1所述的一种地下储气库断层岩芯密封失效检测装置，其特征在于：所述正压气舱的外部安装有水套。
3.根据权利要求1所述的一种地下储气库断层岩芯密封失效检测装置，其特征在于：所述的压紧装置包括与正压气舱顶部固定的螺柱、与螺柱螺纹连接的螺套；螺套下端面安装有软垫。
4.根据权利要求1所述的一种地下储气库断层岩芯密封失效检测装置，其特征在于：所述的钻进舱内设置有钻渣收集槽；钻渣收集槽处安装有排放窗。
5.根据权利要求1所述的一种地下储气库断层岩芯密封失效检测装置，其特征在于：所述的钻进舱为密封舱体结构；钻进舱连通有排气通道；排气通道的气路中安装有流量监测表。
6.根据权利要求1所述的一种地下储气库断层岩芯密封失效检测装置，其特征在于：所述的热熔型密封材料为石蜡。
7.根据权利要求1所述的一种地下储气库断层岩芯密封失效检测装置，其特征在于：所述的动力输出轴的外侧面设置有对应钻刀钻入断层岩芯深度的标识线；钻进舱上设置有用于观测标识线的透明观测窗。 说明书 : 一种地下储气库断层岩芯密封失效检测装置技术领域[0001] 本发明涉及天然气地下储气库断层检测技术领域，尤其一种地下储气库断层岩芯密封失效检测装置。背景技术[0002] 地下储气库是将天然气经过压缩机压缩以后，注入枯竭的气(油)藏、地下盐穴溶腔或其他地质构造中加以储存，到消费高峰期采出以满足天然气用气市场需求的一种储气设施。储气库可以解决天然气供需之间出现的月不均匀性、日不均匀性和小时不均匀性，还可以在气源中断或管网出现技术故障时，保证不间断供气。[0003] 断层密封完整性评价是地下储气库建设,运行管理中的重要工作,断层封闭完整程度直接影响地下储气库运行的可靠性和经济性。岩芯是从地下岩石中钻取出来的实心样本，通常是钻头钻进地下岩石后，通过一系列装置将岩石取下并带到地面，这样的取样方式得到的是一根实心圆柱形的石头，即岩芯。在石油天然气行业中，岩芯是一项非常重要的资源，它可以提供有关地下岩石构造、岩石性质、沉积环境等方面的宝贵信息。对于地下断层岩芯的透气性分析，可以了解地下断层的是否存在气体泄漏的风险，从而对整个地下储气库的圈闭性进行评估。目前，针对地下断层岩芯的透气性检测，缺失专用的检测装置，传统的核磁扫描方式，无法准确测量岩芯的透气性。传统的岩芯切片方式测气密性，操作的连续性差，且切片容易造成岩芯样品损毁，而切片厚度越。嵯虻牟馐跃仍礁，但是工作量随之增高，切片损毁的可能性越大。发明内容[0004] 本发明所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供一种地下储气库断层岩芯密封失效检测装置，其能够实现对断层岩芯轴向的透气性的定位检测，工作效率高，岩芯不易损毁。[0005] 本发明采用的技术方案是：提供一种地下储气库断层岩芯密封失效检测装置，包括正压气舱，被构造用于容纳并固定待测的断层岩芯；正压气舱的内腔顶部安装有用于向断层岩芯施压的压紧装置；正压气舱的侧面安装有操作窗，操作窗密封配合安装有压力舱盖；正压气舱的内腔底部设置有用于承接断层岩芯的弹性垫环；正压气舱的底部，弹性垫环以及断层岩芯外侧的环形空间内填充有热熔型密封材料；正压气舱的下底面，对应热熔型密封材料的区域，安装有用于加热融化热熔型密封材料的加热装置；[0006] 正压气源，通过管路与正压气舱的内腔连通；[0007] 气压表，通过管路与正压气舱的内腔连通；[0008] 温度显示器，其探测端位于正压气舱内，用于测量显示正压气舱的温度；[0009] 钻进舱，被安装在正压气舱的下部；钻进舱内安装有钻机；所述钻机的动力输出轴外部套接钻管；所述钻管与动力输出轴在竖直方向滑动连接，在周向通过键槽结构或多边形套结结构实现联动；所述钻管的顶部安装有钻刀；所述钻刀钻进口径大于钻管的外径；所述钻刀从弹性垫环的内侧伸入正压气舱抵达断层岩芯的下端面；所述钻管与动力输出轴之间设置有用于钻刀向断层岩芯施压的压簧。[0010] 作为上述技术方案的优。蛊盏耐獠堪沧坝兴。[0011] 作为上述技术方案的优。菇糇爸冒ㄓ胝蛊斩ゲ抗潭ǖ穆葜、与螺柱螺纹连接的螺套；螺套下端面安装有软垫。[0012] 作为上述技术方案的优。杲漳谏柚糜凶暝占郏蛔暝占鄞Π沧坝信欧糯。[0013] 作为上述技术方案的优。杲瘴芊獠仗褰峁梗蛔杲樟ㄓ信牌ǖ溃慌牌ǖ赖钠分邪沧坝辛髁考嗖獗。[0014] 作为上述技术方案的优。热坌兔芊獠牧衔。[0015] 作为上述技术方案的优。κ涑鲋岬耐獠嗝嫔柚糜卸杂ψ甑蹲耆攵喜阊倚旧疃鹊谋晔断撸蛔杲丈仙柚糜杏糜诠鄄獗晔断叩耐该鞴鄄獯。[0016] 与传统的断层岩芯分层切片，环氧树脂胶装检测方式不同，本技术方案采用连续钻进、连续检测的技术手段；随着钻刀的深入，可通过气压表实时检测正压气舱的压力变化，进而判断断层岩芯轴向的暴露面积的增量与压力变化的关系，进而得出断层岩芯各个断面在设定压力的透气率。采用加热装置将热熔型密封材料融化，实现与断层岩芯的底部的良好融接，热熔型密封材料凝固后即可以实现断层岩芯相对与正压气舱的正压密封；透气性检测结束后再次加热融化，方便断层岩芯的取出。对于断层岩芯来说，仅仅是底部粘附了少量的热熔型密封材料，而整体保持了洁净。断层岩芯除底部粘附的热熔型密封材料以及轴心处钻取的测量孔，其完整性并没有破坏，检测后的断层岩芯可以继续留样保存。[0017] 本发明的其他技术效果，将在一些实施例的展开中得到清晰的说明。附图说明[0018] 图1为本发明的结构示意图；[0019] 图中，1、正压气舱；2、断层岩芯；3、压力舱盖；4、弹性垫环；5、热熔型密封材料；6、加热装置；7、正压气源；8、气压表；9、温度显示器；10、钻进舱；11、钻机；12、动力输出轴；13、钻管；14、钻刀；15、压簧；16、水套；17、螺柱；18、螺套；19、软垫；20、钻渣收集槽；21、排放窗；22、排气通道；23、流量监测表；24、标识线。具体实施方式[0020] 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。[0021] 如图1所示，一种地下储气库断层岩芯密封失效检测装置，包括正压气舱1，被构造用于容纳并固定待测的断层岩芯2；正压气舱1的内腔顶部安装有用于向断层岩芯2施压的压紧装置；正压气舱1的侧面安装有操作窗，操作窗密封配合安装有压力舱盖3；正压气舱1的内腔底部设置有用于承接断层岩芯2的弹性垫环4；正压气舱1的底部，弹性垫环4以及断层岩芯2外侧的环形空间内填充有热熔型密封材料5；正压气舱1的下底面，对应热熔型密封材料5的区域，安装有用于加热融化热熔型密封材料5的加热装置6；[0022] 正压气源7，通过管路与正压气舱1的内腔连通；[0023] 气压表8，通过管路与正压气舱1的内腔连通；[0024] 温度显示器9，其探测端位于正压气舱1内，用于测量显示正压气舱1的温度；[0025] 钻进舱10，被安装在正压气舱1的下部；钻进舱10内安装有钻机11；所述钻机11的动力输出轴12外部套接钻管13；所述钻管13与动力输出轴12在竖直方向滑动连接，在周向通过键槽结构或多边形套结结构实现联动；所述钻管13的顶部安装有钻刀14；所述钻刀14钻进口径大于钻管13的外径；所述钻刀14从弹性垫环4的内侧伸入正压气舱1抵达断层岩芯2的下端面；所述钻管13与动力输出轴12之间设置有用于钻刀14向断层岩芯2施压的压簧15。[0026] 如图1所示，断层岩芯2的正常形态，其断面往往不是平整的，在置入正压气舱1前，应将断层岩芯2的上下断面切割或抛磨成平面；将上下断面处理好的断层岩芯2通过操作窗放入正压气舱1内，断层岩芯2的下端面放置在弹性垫环4上，使其尽量居中放置。然后通过压紧装置将断层岩芯2压紧，将热熔型密封材料5从操作窗投入到正压气舱1中，开启加热装置6将其融化；待其冷却凝固后，关闭压力舱盖3，开启正压气源7向正压气舱1内打压，关闭正压气源7后观测气压表8的数值变化，若气压表8数值不变，则表明断层岩芯2的的外侧面与弹性垫环4所围绕的底面之间，具有封闭性。[0027] 开启钻机11，钻刀14在压簧15的作用下向上钻入断层岩芯2，随着钻刀14的深入，记录压力表的变化。当压力表数据开始下降时，停止继续钻入，测量钻入深度，可以判定断层岩芯2的透气横断面位置。[0028] 钻刀14钻入断层岩芯2的压力来源于压簧15，压簧15的弹性系数以及长度可以通过断层岩芯2的材质针对性选取。压簧15给与钻刀14压力不易对断层岩芯2造成破损，如若采用旋转与深入联动的蜗杆机构，则容易在钻进受阻式，造成断层岩芯2或者钻刀14的破坏。另外，钻刀14的钻进口径大于钻管13，一方面方便排渣，另一方面钻管13不会对钻孔侧壁造成堵塞，影响透气性。[0029] 进一步优化本实施例，正压气舱1的外部安装有水套16，水套16可以对正压气舱1的侧壁进行温度调控，进而使得正压气舱1内的气体温度维持在较为稳定的区间，减小温度对气压变化的影响，更进一步，水套16还可以接入恒温水循环系统，图1中予以省略。[0030] 进一步优化本实施例，压紧装置包括与正压气舱1顶部固定的螺柱17、与螺柱17螺纹连接的螺套18；螺套18下端面安装有软垫19。压紧装置通过调整螺套18的位置，将断层岩芯2压紧，软垫19可以防止螺套18与断层岩芯2的良好接触，防止局部压强过大导致断层岩芯2的损毁。压紧装置还可以是弹簧、弹性系数较大的软质垫块。本实施例采用螺套18配合螺柱17的方式，可调整范围更大。[0031] 进一步优化本实施例，钻进舱10内设置有钻渣收集槽20；钻渣收集槽20处安装有排放窗21。钻刀14进入断层岩芯2排出的钻渣，通过钻渣收集槽20汇集收纳，通过排放窗21可以取出，方便设备维护。[0032] 进一步优化本实施例，钻进舱10为密封舱体结构；钻进舱10连通有排气通道22；排气通道22的气路中安装有流量监测表23。[0033] 当气压表8压力下降时，一方面可以通过钻入深度确定透气断面的位置。通过流量监测表23的数据、压力表的数值、钻孔孔径的面积，可以测算出对应位置的透气速率。钻刀14持续深入，通过判断透气速率的变化，测算出深度方向上每个位置的透气速率。[0034] 进一步优化本实施例，热熔型密封材料5为石蜡。石蜡熔化后流动性强，密封填充效果好，凝固后清理方便。除此之外，还可以采用热熔胶。[0035] 进一步优化本实施例，动力输出轴12的外侧面设置有对应钻刀14钻入断层岩芯2深度的标识线24；钻进舱10上设置有用于观测标识线24的透明观测窗。在外部透过透明观测窗可以直接读取钻刀14的钻入深度，操作方便。[0036] 需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。[0037] 另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基。奔际醴桨傅慕岷铣鱿窒嗷ッ芑蛭薹ㄊ迪质庇Φ比衔庵旨际醴桨傅慕岷喜淮嬖，也不在本发明要求的保护范围之内。

专利地区：山东

专利申请日期：2023-12-29

专利公开日期：2024-11-29

专利公告号：CN118088164B