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一种适用于 碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱的粉末样品采集装置

阅读：0发布：2020-11-11

专利汇可以提供一种适用于碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱的粉末样品采集装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及地质岩层分析技术领域，公开了一种适用于碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱的粉末样品采集装置。即一方面通过垂直升降机构、水平直线往复运动机构、采集机构安装板以及板上各部件的配置，可以实现自动升降至目标位置并自动打磨得到粉末样品的采集过程，从而相对于传统人工方式，可大大方便采集粉末样品，提高采样效率，另一方面通过底座、立柱和若干岩心柱夹持臂的配置，可以构成使碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱呈竖直状态的夹持机构，并减小在打磨时的振动幅度，确保岩心柱不会碎裂。此外，由于进行稳定同位素检测的粉末样品用量需求极少，一般在几百毫克以下，通过工控机进行精确打磨，可以避免过度磨损岩心柱，进一步确保岩心柱不会损伤。，下面是一种适用于碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱的粉末样品采集装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种适用于碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱的粉末样品采集装置，其特征在于：包括底座(1)、立柱(2)、岩心柱夹持臂(3)、垂直升降机构(4)、水平直线往复运动机构(5)、采集机构安装板(6)、粉末样品收集管(7)和工控机；
所述立柱(2)竖立设置在所述底座(1)的顶面上，所述岩心柱夹持臂(3)的数目为若干并沿竖直方向间隔地水平安装在所述立柱(2)上，以便夹持竖直的碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱(100)；
所述垂直升降机构(4)安装在所述底座(1)的顶面上，所述水平直线往复运动机构(5)安装在所述垂直升降机构(4)的升降部上，并使所述水平直线往复运动机构(5)的往复运动部朝向被夹持在所述岩心柱夹持臂(3)上的碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱(100)；
所述采集机构安装板(6)竖直安装在所述水平直线往复运动机构(5)的往复运动部上，并在其背离岩心柱的表面上安装有电动机(601)和引风机(602)，在其朝向岩心柱的表面上安装有吸尘罩(603)和第一距离传感器(604)，在其底面安装有第二距离传感器(605)，其中，所述电动机(601)的输出端在活动穿过所述采集机构安装板(6)后轴连接位于所述吸尘罩(603)中的金属磨头(606)，所述引风机(602)的进风端连通所述吸尘罩(603)的内腔底部，所述引风机(602)的出风端通过导气管(607)连通所述粉末样品收集管(7)的顶部端口，所述粉末样品收集管(7)的底部端口采用滤尘布(701)封闭；
所述工控机的输入端分别通信连接所述第一距离传感器(604)和所述第二距离传感器(605)的输出端，所述工控机的输出端分别通信连接所述垂直升降机构(4)、所述水平直线往复运动机构(5)、所述电动机(601)和所述引风机(602)的受控端。
2.如权利要求1所述的一种适用于碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱的粉末样品采集装置，其特征在于：所述岩心柱夹持臂(3)包括立柱套环(301)、连接臂(302)、岩心柱套环(303)、螺旋挤压杆(304)和岩心柱挤压件(305)，其中，所述立柱套环(301)的外周部通过所述连接臂(302)水平连接所述岩心柱套环(303)的外周部；
所述螺旋挤压杆(304)螺纹配合地水平穿入所述立柱套环(301)中且挤压被套在所述立柱套环(301)内的所述立柱(2)，使所述岩心柱夹持臂(3)稳固安装在所述立柱(2)上；
所述岩心柱挤压件(305)的数目为若干，并分别螺纹配合地水平穿入所述岩心柱套环(303)中且挤压被套在所述岩心柱套环(303)内的碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱(100)，使所述岩心柱夹持臂(3)稳固夹持碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱(100)。
3.如权利要求2所述的一种适用于碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱的粉末样品采集装置，其特征在于：所述岩心柱挤压件(305)包括螺杆(3051)、弧形抵板(3052)和防脱块(3053)，其中，所述弧形抵板(3052)水平设置且使弧形面朝向碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱(100)；
所述螺杆(3051)的非头部端在螺纹配合地穿过所述岩心柱套环(303)后，再活动穿入所述弧形抵板(3052)中且固定连接活动设置在所述弧形抵板(3052)内部的所述防脱块(3053)。
4.如权利要求3所述的一种适用于碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱的粉末样品采集装置，其特征在于：所述弧形抵板(3052)的弧形面上设有弹性垫层。
5.如权利要求2所述的一种适用于碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱的粉末样品采集装置，其特征在于：所述岩心柱套环(303)为扇形环，且使扇形环缺口朝向所述垂直升降机构(4)。
6.如权利要求1所述的一种适用于碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱的粉末样品采集装置，其特征在于：所述吸尘罩(603)由顶面板(6031)、底面板(6032)和两侧面板(6033)围成，其中，所述顶面板(6031)和所述底面板(6032)的且朝向岩心柱的一端采用弧形内凹结构。
7.如权利要求1所述的一种适用于碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱的粉末样品采集装置，其特征在于：所述吸尘罩(603)采用透明橡胶材质制成且在罩体上开设有透气孔(6034)。
8.如权利要求1所述的一种适用于碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱的粉末样品采集装置，其特征在于：所述第一距离传感器(604)或所述第二距离传感器(605)采用型号为GP2Y0E03的高精度红外测距传感器。
9.如权利要求1所述的一种适用于碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱的粉末样品采集装置，其特征在于：所述导气管(607)采用螺旋线胶管。
10.如权利要求1所述的一种适用于碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱的粉末样品采集装置，其特征在于：所述粉末样品收集管(7)的顶部端口通过内外螺纹配合结构可拆卸地套在所述导气管(607)的出口端上。

说明书全文

一种适用于碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱的粉末样品采集装置

技术领域

[0001] 本实用新型属于地质岩层分析技术领域，具体地涉及一种适用于碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱的粉末样品采集装置。

背景技术

[0002] 碳酸盐岩为化学沉积岩，成分为CaCO3或MgCaCO3，易于遭受溶蚀和侵蚀，在漫长的地质历史演化过程中易遭受构造破裂作用和成岩流体的改造。已沉积的碳酸盐岩抬升到近地表，主要在大气渗滤水和浅部地下水(包括上升水)的影响下发生一系列的水-岩反应，包括碳酸盐岩中的溶蚀(化学溶解及伴随的物理侵蚀等)、充填和交代作用，以及洞穴和次生孔隙的形成。这种溶蚀作用称为岩溶作用或喀斯特作用，指水与重力对以碳酸盐岩为主的可溶岩石的溶蚀与侵蚀作用、搬运作用与沉积作用的总体。“喀斯特”过去多用于特定的地貌形态，而现在，“喀斯特”多指的是岩溶作用，是不同演化阶段一系列复杂地质过程(气候条件、构造活动、土壤层、水文条件、岩石)的结果，岩溶是在大气水环境中碳酸盐岩的溶解和流失造成的，可形成于多种气候条件和构造背景下，通常产生可以识别的地貌特征。

[0003] 碳酸盐岩储层由于长期暴露于地表环境，易于遭受大气淡水的改造，在碳酸盐岩储层中形成复杂的孔、洞、缝网络系统。碳酸盐岩储层当中，与古岩溶有关的油气藏是最为重要的油气藏类型之一，如中国塔里木盆地奥陶系油气藏、鄂尔多斯盆地奥陶系气藏以及四川盆地二叠系茅口组气藏等。

[0004] 地质学工作者面对的不是发生在今天的岩溶作用，而是地质历史过程中发生的古岩溶作用。岩溶作用具有以下表现特征：(1)岩溶地形、地貌(溶沟、钙质结壳、非沉积凹槽、非沉积角砾；溶沟、岩溶漏斗、落水洞、无河流沉积物的洼地、坡立谷)；(2)不整合面之下被剥蚀的地层以及超覆在隆起上的地层；(3)地下岩溶：洞穴、溶解孔隙和管道；塌陷构造；溶解扩大的裂隙；洞穴堆积物(钟乳石、垮塌角砾、机械沉积物等)；不规则的角砾岩体；(4)钻井过程中发生放空，钻井液漏失；(5)地球化学跃变带：与上覆岩层相比，87Sr/86Sr比值的突变增大，Sr含量、δ13C和δ18O值的变化、微量元素的变化、碳酸盐岩基质的阴极发光性的变化；(6)微观特征：小孔隙或裂缝中的淋滤土壤；岩石显微薄片上的渗流粉砂；明显遭受过侵蚀作用的碳酸盐岩胶结物；变红色(与氧化作用有关)和微晶化的颗粒；新月形状的胶结物；悬垂状和针状-纤维状渗滤胶结物；分布广泛的、溶解扩大的、组构选择的溶蚀孔隙。

[0005] 当碳酸盐岩经构造抬升裸露至地表或近地表环境后，将遭受以含CO2为主的岩溶水的溶解和侵蚀，进入表生成岩期的岩溶阶段。由于大气水在不同深度面的活动性、所饱和的CO2浓度的不同，受重力驱动的岩溶水也因此具有水动力学的分带性，在垂向(即竖直方向)剖面上，各岩溶带的岩溶作用特征有明显的区别。根据现代岩溶的发育特征的实地考察(四川华蓥山天池、李子垭等地的野外露头)，并重点结合四川盆地二叠系茅口组油气勘探开发的效果和钻井的实际情况，在垂向上可将岩溶系统从上之下分为地表岩溶带(也称表层岩溶带)、渗流岩溶带(也称垂直渗流带)和地下水平径流带。

[0006] 地表岩溶带(也称表层岩溶带)，位于垂直渗流带的上部，在较为平坦的台坪环境下，表层岩溶带是地表岩溶水最活跃的地带，沿纵向微裂隙快速渗漏的岩溶水将地表和近地表碳酸盐岩溶解，侵蚀成支离破碎和坑洼不平状。当地表有较厚土壤和繁茂植被的情况下，表层岩溶带的岩溶作用更为强烈。地表岩溶带易形成次级岩溶地貌，如岩溶高地、岩溶斜坡、岩溶台地、岩溶残丘及岩溶洼地、岩溶坑。主要发育缝洞复合体、地表支流河、地表干流河、落水洞；同时往往伴生有残积物和覆盖物，如残积砾岩、古土壤、铝土矿、铝土质泥岩、角砾化石灰岩；也可发育钙质结壳和钟乳石。表层岩溶带由于受到表生成岩期大气水的较强的改造作用，常常不易保存。因此，钻遇地表岩溶带的钻井较少，野外露头剖面所保留的表层岩溶带也相对不完整。

[0007] 渗流岩溶带(也称垂直渗流带)，主要为含CO2的大气水，并沿构造裂隙下渗，与所流经的碳酸盐岩发生物理的、化学的乃至生物化学的溶解作用，该岩溶带内，富含CO2(包括来自大气和土壤的CO2)的大气水对碳酸盐岩强烈不饱和，溶解作用非常发育。渗流带的跨度范围取决于气候条件，通常为几十米，湿热条件下渗流带的纵向跨度可达百米以上。渗流岩溶带常发育大量高角度或垂直的溶缝以及溶蚀的加宽缝，产生近于垂直状态的溶缝、溶洞、岩溶漏斗、落水洞；或者产生洞穴，洞穴内可伴生机械充填物，机械充填物常为泥岩、粉砂质泥岩和含砾砂泥岩。目前，对渗流岩溶带所取样品的岩石薄片中可见：渗流泥、渗流粉砂、渗流鲕粒、黄铁矿、高岭石及其他一些黏土矿物；在渗流带容易发生热液白云石化或混合水白云石化，悬垂状胶结(重力胶结)和新月状胶结物较为常见；偶尔伴随热液矿物沉淀(如萤石、石英)和热液溶蚀现象(粒间溶孔或粒内溶孔)。根据二叠系茅口组钻井的δ13C和δ18O同位素地球化学剖面显示结果，碳酸盐岩基质的δ13C和δ18O同位素与正常沉积的海相碳酸盐岩相比均向负值区偏移，渗流带中裂缝的充填物的δ13C和δ18O同位素显示出与此类似的特征，表明这些裂缝中的方解石来源于大气水将碳酸盐岩基质溶解后析出并沉淀的。

[0008] 地下水平径流带，其溶蚀作用最为发育，形成的洞穴、孔隙规模最大，也是岩溶流体的主要流动带。地下水平径流带对于岩溶流体而言往往是欠饱和的，该岩溶带中的岩溶流体作水平流动，使溶解作用和侵蚀作用增强，是岩溶作用最活跃的一个带，以形成大量沿水平方向延伸的溶洞为特征。由于多期构造运动导致地层多期次的抬升作用，可以发育多层水平溶洞的叠置。该带的厚度往往取决于岩溶水补给区的高程和排泄基准面的位置，最厚的可达上百米。由于该径流带所形成的溶洞规模较大，连通性相对较好，溶洞中常见崩塌物、垮塌角砾充填物、溶蚀垮塌角砾、暗河搬运沉积的漂浮角砾、机械沉积物。洞穴内机械充填物常表现出一定的定向排列，发育层理及明显的粒序结构，显示出径流带岩溶体系中水动力条件的周期性变化。溶洞中所充填的角砾多具有一定的磨圆；溶蚀的缝、洞水平延伸，多呈串珠状。地下径流带内，由于淡水的影响所致，可见颗粒的泥晶化；孔洞中的泥质充填物(陆源泥质+碳酸盐泥质)；颗粒间的粒状、块状晶胶结物；热液的溶蚀作用和热液矿物的沉淀，如萤石、重晶石、石膏和硅质等。该岩溶带形成的缝洞型储层为主要的油气富集空间。另外，地下水平径流带碳酸盐岩基质和缝洞中充填物的δ13C和δ18O同位素与二叠纪茅口期海水的δ13C和δ18O同位素参考值相比仍然表现出负偏的特征，但是负偏的程度没有渗流岩溶带负偏的幅度大，这是由于地下径流带水流速度较快，水-岩反应的时间较短，岩溶水的
13 18 13 18 13
δ C和δ O和岩层基质部分的δ C和δ O同位素未发送充分的交换，导致充填物的δ C同位素差异不明显。

[0009] 目前针对钻井所得的碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱(即取岩心所得的柱体，是在钻井过程中使用特殊的取心工具把地下岩石成块地取到地面上来，通过它可以测定岩石的各种性质，直观地研究地下构造和岩石沉积环境，了解其中的流体性质等；另外，在矿产勘探和开发过程中，需要按地质设计的地层层位和深度，开展钻进工作，向井内下入取心工具，钻取出的岩石样品；岩心是了解地下地层和含矿特征最直观、最实际的资料)，为了准确地识别分析其垂向分带性，可先采用稳定同位素检测仪器来对粉末样品进行δ13C和δ18O同位素含量的测量，然后基于测量结果识别采样位置的垂向分带属性为地表岩溶带(也称表层岩溶带)、渗流岩溶带(也称垂直渗流带)或地下水平径流带。但是目前在碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱上采集粉末样品的方式还是人工方式，不但采样不便，效率低，而且由于碳酸盐岩具有易碎特点，难保在采样过程中不会损伤岩心柱。实用新型内容

[0010] 为了解决现有在碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱上通过人工方式来采集粉末样品所存在的采样不便、效率低和可能损伤岩心柱的问题，本实用新型目的在于提供一种适用于碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱的粉末样品采集装置。

[0011] 本实用新型所采用的技术方案为：

[0012] 一种适用于碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱的粉末样品采集装置，包括底座、立柱、岩心柱夹持臂、垂直升降机构、水平直线往复运动机构、采集机构安装板、粉末样品收集管和工控机；

[0013] 所述立柱竖立设置在所述底座的顶面上，所述岩心柱夹持臂的数目为若干并沿竖直方向间隔地水平安装在所述立柱上，以便夹持竖直的碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱；

[0014] 所述垂直升降机构安装在所述底座的顶面上，所述水平直线往复运动机构安装在所述垂直升降机构的升降部上，并使所述水平直线往复运动机构的往复运动部朝向被夹持在所述岩心柱夹持臂上的碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱；

[0015] 所述采集机构安装板竖直安装在所述水平直线往复运动机构的往复运动部上，并在其背离岩心柱的表面上安装有电动机和引风机，在其朝向岩心柱的表面上安装有吸尘罩和第一距离传感器，在其底面安装有第二距离传感器，其中，所述电动机的输出端在活动穿过所述采集机构安装板后轴连接位于所述吸尘罩中的金属磨头，所述引风机的进风端连通所述吸尘罩的内腔底部，所述引风机的出风端通过导气管连通所述粉末样品收集管的顶部端口，所述粉末样品收集管的底部端口采用滤尘布封闭；

[0016] 所述工控机的输入端分别通信连接所述第一距离传感器和所述第二距离传感器的输出端，所述工控机的输出端分别通信连接所述垂直升降机构、所述水平直线往复运动机构、所述电动机和所述引风机的受控端。

[0017] 优化的，所述岩心柱夹持臂包括立柱套环、连接臂、岩心柱套环、螺旋挤压杆和岩心柱挤压件，其中，所述立柱套环的外周部通过所述连接臂水平连接所述岩心柱套环的外周部；

[0018] 所述螺旋挤压杆螺纹配合地水平穿入所述立柱套环中且挤压被套在所述立柱套环内的所述立柱，使所述岩心柱夹持臂稳固安装在所述立柱上；

[0019] 所述岩心柱挤压件的数目为若干，并分别螺纹配合地水平穿入所述岩心柱套环中且挤压被套在所述岩心柱套环内的碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱，使所述岩心柱夹持臂稳固夹持碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱。

[0020] 进一步优化的，所述岩心柱挤压件包括螺杆、弧形抵板和防脱块，其中，所述弧形抵板水平设置且使弧形面朝向碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱；

[0021] 所述螺杆的非头部端在螺纹配合地穿过所述岩心柱套环后，再活动穿入所述弧形抵板中且固定连接活动设置在所述弧形抵板内部的所述防脱块。

[0022] 详细优化的，所述弧形抵板的弧形面上设有弹性垫层。

[0023] 进一步优化的，所述岩心柱套环为扇形环，且使扇形环缺口朝向所述垂直升降机构。

[0024] 优化的，所述吸尘罩由顶面板、底面板和两侧面板围成，其中，所述顶面板和所述底面板的且朝向岩心柱的一端采用弧形内凹结构。

[0025] 优化的，所述吸尘罩采用透明橡胶材质制成且在罩体上开设有透气孔。

[0026] 具体的，所述第一距离传感器或所述第二距离传感器采用型号为GP2Y0E03的高精度红外测距传感器。

[0027] 优化的，所述导气管采用螺旋线胶管。

[0028] 优化的，所述粉末样品收集管的顶部端口通过内外螺纹配合结构可拆卸地套在所述导气管的出口端上。

[0029] 本实用新型的有益效果为：

[0030] (1)本发明创造提供了一种全自动化的粉末样品采集装置，即一方面通过垂直升降机构、水平直线往复运动机构、采集机构安装板以及板上各部件的配置，可以实现自动升降至目标位置并自动打磨得到粉末样品的采集过程，从而相对于传统人工方式，可大大方便采集粉末样品，提高采样效率，另一方面通过底座、立柱和若干岩心柱夹持臂的配置，可以构成使碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱呈竖直状态的夹持机构，并减小在打磨时的振动幅度，确保岩心柱不会碎裂；

[0031] (2)由于进行稳定同位素检测的粉末样品用量需求极少，一般在几百毫克以下，因此通过工控机进行精确打磨，可以避免过度磨损岩心柱，进一步确保岩心柱不会损伤。附图说明

[0032] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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。

[0033] 图1是本实用新型提供的粉末样品采集装置的主视结构示意图。

[0034] 图2是本实用新型提供的在粉末样品采集装置中采集机构部分的主视结构示意图。

[0035] 图3是本实用新型提供的在粉末样品采集装置中岩心柱夹持臂的俯视结构示意图。

[0036] 图4是本实用新型提供的在粉末样品采集装置中吸尘罩的立体结构示意图。

[0037] 图5是本实用新型提供的在粉末样品采集装置中粉末样品收集管的剖视结构示意图。

[0038] 图6是本实用新型提供的在粉末样品采集装置中电路系统的结构示意图。

[0039] 上述附图中：1-底座；2-立柱；3-岩心柱夹持臂；301-立柱套环；302-连接臂；303-岩心柱套环；304-螺旋挤压杆；305-岩心柱挤压件；3051-螺杆；3052-弧形抵板；3053-防脱块；4-垂直升降机构；5-水平直线往复运动机构；6-采集机构安装板；601-电动机；602-引风机；603-吸尘罩；6031-顶面板；6032-底面板；6033-侧面板；6034-透气孔；604-第一距离传感器；605-第二距离传感器；606-金属磨头；607-导气管；7-粉末样品收集管；701-滤尘布；100-碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱。

具体实施方式

[0040] 下面结合附图及具体实施例来对本实用新型作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本实用新型的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本实用新型，并且不应当理解为本实用新型限制在本文阐述的实施例中。

[0041] 应当理解，尽管本文可能使用术语第一、第二等等来描述各种单元，但是这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元,并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本实用新型的示例实施例的范围。

[0042] 应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

[0043] 应当理解，在本文中若将单元称作与另一个单元“连接”、“相连”或“耦合”时，它可以与另一个单元直相连接或耦合，或中间单元可以存在。相対地，在本文中若将单元称作与另一个单元“直接相连”或“直接耦合”时，表示不存在中间单元。另外，应当以类似方式来解释用于描述单元之间的关系的其他单词(例如，“在……之间”对“直接在……之间”“, 相邻”对“直接相邻”等等)。

[0044] 应当理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并不意在限制本实用新型的示例实施例。若本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解，若术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”在本文中被使用时,指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性,并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。

[0045] 应当理解，还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如,取决于所涉及的功能/动作,实际上可以实质上并发地执行,或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。

[0046] 应当理解，在下面的描述中提供了特定的细节,以便于对示例实施例的完全理解。然而,本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。
例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实例中，可以不以不必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。

[0047] 实施例一

[0048] 如图1～6所示，本实施例提供的所述适用于碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱的粉末样品采集装置，包括底座1、立柱2、岩心柱夹持臂3、垂直升降机构4、水平直线往复运动机构5、采集机构安装板6、粉末样品收集管7和工控机；所述立柱2竖立设置在所述底座1的顶面上，所述岩心柱夹持臂3的数目为若干并沿竖直方向间隔地水平安装在所述立柱2上，以便夹持竖直的碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱100；所述垂直升降机构4安装在所述底座1的顶面上，所述水平直线往复运动机构5安装在所述垂直升降机构4的升降部上，并使所述水平直线往复运动机构5的往复运动部朝向被夹持在所述岩心柱夹持臂3上的碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱100；所述采集机构安装板6竖直安装在所述水平直线往复运动机构5的往复运动部上，并在其背离岩心柱的表面上安装有电动机601和引风机602，在其朝向岩心柱的表面上安装有吸尘罩603和第一距离传感器604，在其底面安装有第二距离传感器605，其中，所述电动机601的输出端在活动穿过所述采集机构安装板6后轴连接位于所述吸尘罩603中的金属磨头
606，所述引风机602的进风端连通所述吸尘罩603的内腔底部，所述引风机602的出风端通过导气管607连通所述粉末样品收集管7的顶部端口，所述粉末样品收集管7的底部端口采用滤尘布701封闭；所述工控机的输入端分别通信连接所述第一距离传感器604和所述第二距离传感器605的输出端，所述工控机的输出端分别通信连接所述垂直升降机构4、所述水平直线往复运动机构5、所述电动机601和所述引风机602的受控端。

[0049] 如图1～6所示，在所述粉末样品采集装置的具体结构中，所述底座1、所述立柱2和所述岩心柱夹持臂3用于构成使碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱100呈竖直状态的夹持机构，其中，通过设置若干所述岩心柱夹持臂3，可以实现稳固夹持碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱100的目的，进而减小在打磨时的振动幅度，确保岩心柱不会碎裂。所述垂直升降机构4用于在所述工控机的控制下，对所述水平直线往复运动机构5及所述采集机构安装板6进行升降，使所述金属磨头606可在目标高度对碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱100的外周表面进行打磨；其可以但不限于采用现有的升降气缸机构实现。所述水平直线往复运动机构5用于在所述工控机的控制下，对所述采集机构安装板6及板上部件进行水平直线往复驱动，使它们在需要打磨时靠近岩心柱，确保所述金属磨头606能够接触打磨岩心柱外周表面，以及使它们在不需要打磨时远离岩心柱，确保能够进行正常的升降动作；其可以但不限于采用由步进电机驱动滚珠丝杆在滑动导轨上做直线运动的常规机构实现。

[0050] 所述采集机构安装板6用于安装所述电动机601、所述引风机602、所述吸尘罩603、所述第一距离传感器604、所述第二距离传感器605和所述金属磨头606，其中，所述电动机601用于在所述工控机的控制下，驱动所述金属磨头606，实现打磨取样目的；所述引风机
602用于在所述工控机的控制下，启动引风作用，使打磨下来的粉末随气流一起导入至所述粉末样品收集管7；所述吸尘罩603用于约束粉末外飘，确保打磨下来的粉末能够全部导入至所述粉末样品收集管7中；所述第一距离传感器604用于测量所述采集机构安装板6至碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱100的外周表面之间的间距，并将测量结果传送至所述工控机，以便所述工控机能够精确控制所述水平直线往复运动机构5进行水平直线往复运动，其具体可以但不限于采用型号为GP2Y0E03的高精度红外测距传感器；所述第二距离传感器605用于测量所述采集机构安装板6至所述底座1上表面之间的间距，并将测量结果传送至所述工控机，以便所述工控机能够精确控制所述垂直升降机构4进行升降运动，其同样具体可以但不限于采用型号为GP2Y0E03的高精度红外测距传感器。此外，所述粉末样品收集管7用于过滤收集粉末样品，混合气流中的气体通过所述滤尘布701排出。

[0051] 所述工控机(图1和2中未示出)用于基于现有常规程序，一方面根据来自两距离传感器的测距结果，分别控制所述垂直升降机构4和所述水平直线往复运动机构5进行相应的运动，另一方面控制所述电动机601和所述引风机602的启动/停止，从而可以实现自动升降至目标位置并自动打磨得到粉末样品的采集过程；所述工控机可以但不限于采用PLC(Programmable Logic Controller)可编程逻辑控制器或STM32系列的单片机。

[0052] 由此基于前述粉末样品采集装置的详细结构描述，一方面通过垂直升降机构、水平直线往复运动机构、采集机构安装板以及板上各部件的配置，可以实现自动升降至目标位置并自动打磨得到粉末样品的采集过程，从而相对于传统人工方式，可大大方便采集粉末样品，提高采样效率，另一方面通过底座、立柱和若干岩心柱夹持臂的配置，可以构成使碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱呈竖直状态的夹持机构，并减小在打磨时的振动幅度，确保岩心柱不会碎裂。此外，由于进行稳定同位素检测的粉末样品用量需求极少，一般在几百毫克以下，因此通过工控机进行精确打磨，可以避免过度磨损岩心柱，进一步确保岩心柱不会损伤。

[0053] 优化的，所述岩心柱夹持臂3包括立柱套环301、连接臂302、岩心柱套环303、螺旋挤压杆304和岩心柱挤压件305，其中，所述立柱套环301的外周部通过所述连接臂302水平连接所述岩心柱套环303的外周部；所述螺旋挤压杆304螺纹配合地水平穿入所述立柱套环301中且挤压被套在所述立柱套环301内的所述立柱2，使所述岩心柱夹持臂3稳固安装在所述立柱2上；所述岩心柱挤压件305的数目为若干，并分别螺纹配合地水平穿入所述岩心柱套环303中且挤压被套在所述岩心柱套环303内的碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱100，使所述岩心柱夹持臂3稳固夹持碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱100。

[0054] 如图3所示，在所述岩心柱夹持臂3的具体结构中，通过设置所述螺旋挤压杆304和所述岩心柱挤压件305，可以分别松开对立柱2和碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱100的挤压作用，进而可以方便上下移动所述岩心柱夹持臂3，实现灵活布置夹持臂的目的。进一步优化的，所述岩心柱挤压件305包括螺杆3051、弧形抵板3052和防脱块3053，其中，所述弧形抵板3052水平设置且使弧形面朝向碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱100；所述螺杆3051的非头部端在螺纹配合地穿过所述岩心柱套环303后，再活动穿入所述弧形抵板3052中且固定连接活动设置在所述弧形抵板3052内部的所述防脱块3053。在所述岩心柱挤压件305的具体结构中，所述防脱块3053用于防止所述螺杆3051与所述弧形抵板3052脱离活动连接关系，并由于所述防脱块3053是活动设置在所述弧形抵板3052的内部，因此可确保所述弧形抵板3052不会随着所述螺杆3051的转动而转动，起到稳固挤压岩心柱的目的。此外，为了避免对岩心柱造成挤压损伤，所述弧形抵板3052的弧形面上优选设有弹性垫层。

[0055] 进一步优化的，所述岩心柱套环303为扇形环，且使扇形环缺口朝向所述垂直升降机构4。如图3所示，通过设置所述扇形环缺口，可以刚好露出能够被所述金属磨头606打磨的外周表面，实现无障碍采样目的。具体的，所述扇形环缺口的圆心角可介于30～150度之间。

[0056] 优化的，所述吸尘罩603由顶面板6031、底面板6032和两侧面板6033围成，其中，所述顶面板6031和所述底面板6032的且朝向岩心柱的一端采用弧形内凹结构。如图4所示，通过对所述吸尘罩603进行前述具体设计，可使所述吸尘罩603与岩心柱的外周形状相配合，确保起到约束粉末外飘的作用，以及防止所述顶面板6031和所述底面板6032搁伤岩心柱。

[0057] 优化的，所述吸尘罩603优选采用透明橡胶材质制成且在罩体上开设有透气孔6034。如图4所示，通过设置所述透气孔6034，可以在所述吸尘罩603的开口边缘接触岩心柱外周表面时，依然能够进气，并在所述引风机602的作用下形成携带粉尘的气流。

[0058] 优化的，所述导气管607采用螺旋线胶管。如图1所示，可以利用螺旋线胶管的可延伸性，确保在升降过程中，所述引风机602的出风端能够始终连通所述粉末样品收集管7的顶部端口。

[0059] 优化的，所述粉末样品收集管7的顶部端口通过内外螺纹配合结构可拆卸地套在所述导气管607的出口端上。如图5所示，可以方便更换所述粉末样品收集管7，实现收集不同位置的粉末样品。

[0060] 综上，采用本实施例所提供的适用于碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱的粉末样品采集装置，具有如下技术效果：

[0061] (1)本实施例提供了一种全自动化的粉末样品采集装置，即一方面通过垂直升降机构、水平直线往复运动机构、采集机构安装板以及板上各部件的配置，可以实现自动升降至目标位置并自动打磨得到粉末样品的采集过程，从而相对于传统人工方式，可大大方便采集粉末样品，提高采样效率，另一方面通过底座、立柱和若干岩心柱夹持臂的配置，可以构成使碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱呈竖直状态的夹持机构，并减小在打磨时的振动幅度，确保岩心柱不会碎裂；

[0062] (2)由于进行稳定同位素检测的粉末样品用量需求极少，一般在几百毫克以下，因此通过工控机进行精确打磨，可以避免过度磨损岩心柱，进一步确保岩心柱不会损伤。

[0063] 以上所描述的多个实施例仅仅是示意性的，若涉及到作为分离部件说明的单元，其可以是或者也可以不是物理上分开的；若涉及到作为单元显示的部件，其可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

[0064] 以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

[0065] 最后应说明的是，本实用新型不局限于上述可选的实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

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一种适用于碳酸盐岩古岩溶储层岩心柱的粉末样品采集装置

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