CN105443061B - 大通径取心工具下端压力封闭机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开大通径取心工具下端压力封闭机构，其技术方案是外壳(1)与密封主体(4)连接，并在连接处上方形成扩径内腔，在扩径内腔内套有导向架(2)，导向架(2)滑动配合连接活动密封体(3)，活动密封体(3)与密封主体(4)上端口构成密封配合。取心钻进完毕，上提岩心管到导向架的上部，活动密封体在自重作用下沿导向架的弧形凹槽旋转90°与密封主体的锥面接触，完成整个机构的动作，活动密封体与密封主体以金属与金属方式密封。该机构结构简单，操作简便，安全可靠。

Description

大通径取心工具下端压力封闭机构

技术领域

本发明涉及石油、天然气及天然气水合物(natural gas hydrates，NGH)钻探取心作业工具领域，更具体的说是一种基于绳索取心方式的保压取心工具。

背景技术

近年来NGH的勘探不断深入，绳索取心方式用于海洋区域NGH的钻探取心。绳索取心方式的特点是取心工具从钻具水眼下入，省去起下钻具作业，取心作业随机、快速，但取心工具的外径尺寸受钻具水眼的限制，而岩心直径增大可以提高岩心质量。而且起出取心工具时，由于NGH周围环境的变化导致NGH的分解，取心工具到地面后得不到NGH样品，或者NGH失去原始状态，这就需要具有保温保压功能的取心工具。

目前保温保压取心工具通常采用的密封装置是球阀或板阀装置，同样条件下板阀比球阀的内通径大；传统的板阀技术在外径一定的情况下内通径尺寸相对较小，在钻井高温、高压、恶劣的工况下，密封等级会降低。传统绳索、保压取心方式采用关闭板阀或球阀的方式实现压力封闭，但是板阀或球阀在外径一定时内通径小，板阀或球阀内通径直接关系岩样直径；增大岩样直径能提高岩样收获率和提高岩样质量。

发明内容

本发明的大通径取心工具下端压力封闭机构是为了克服以上存在的问题，解决取心工具外径确定的条件时提高内通径的技术问题，从而实现提高岩样直径。

本发明为解决上述技术问题通过以下技术方案实现的：

大通径取心工具下端压力封闭机构，外壳1与密封主体4连接，并在连接处上方形成扩径内腔，在扩径内腔内套有导向架2，导向架2滑动配合连接活动密封体3，活动密封体3与密封主体4上端口构成密封配合。

上述方案还包括：密封主体4上端口设有内锥面；导向架2上端为圆环，下部是两块沿轴线对称分布的导向块，导向块内表面为平面、外表面为圆弧面，在导向块的内平面上设有圆弧形导向凹槽6；活动密封体3是以圆筒径向为轴线切割的弯月状圆块，在圆块的圆周边加工有与密封主体4上端口内锥面配合的锥面，并在圆块的外圆周边加工有平行于圆筒轴线的两个对称活动密封体平面9，在两活动密封体平面9上各设有一与导向架2凹槽滑动配合的活动密封体凸台7。

上述方案进一步包括：密封主体4顶端设有与活动密封体3外圆周边支点配合的环形密封主体凸台8，环形密封主体凸台8上端面设计成半圆弧状，在环形密封主体凸台8上设有平行于密封主体4轴线的两平面，该两平面与导向架2的导向块内平面配合。所述环形密封主体凸台8上端面设有与活动密封体3圆周边配合的圆弧面。外壳1与密封主体4间设有密封圈并用螺纹连接。

本发明采用了活动密封体安装在导向架上，活动密封体平面上的活动密封体凸台与导向架凹槽配合对活动密封体导向；活动密封体的锥面与密封主体的凸台配合是活动密封体旋转的支点；关闭大通径取心工具下端过程是活动密封体以活动密封体的锥面与密封主体的凸台配合为支点，沿导向架凹槽旋转90°角，实现活动密封体的锥面与密封主体上端的锥面配合；密封方式是金属与金属密封。

本发明为绳索取心方式提供大通径取心工具下端压力封闭机构。本机构最大限度提高内通径；该机构结构紧凑、性能可靠、密封可靠，满足取心作业工况；并且结构简单，安装使用操作简便。

附图说明

图1为大通径取心工具下端压力封闭机构的开启状态示意图。

图2为图1中的导向架、活动密封体、密封主体组合局部示意图。

图3为导向架剖视图。

图4为导向架立体结构示意图。

图5为活动密封体立体结构示意图。

图6为大通径取心工具下端压力封闭机构封闭状态的局部示意图。

图中：1外壳；2导向架；3活动密封体；4密封主体；5密封圈；6导向架凹槽；7活动密封体凸台；8密封主体凸台；9活动密封体平面。

具体实施方式

结合说明书附图对本发明作进一步描述。

参照说明书附图1和2、6，大通径取心工具下端压力封闭机构，包括外壳1、导向架2、活动密封体3、密封主体4、密封圈5。外壳1与密封主体4间设有密封圈5并用螺纹连接；密封主体4内腔的上端设计成锥面，顶端设计密封主体凸台8。导向架2安装于密封主体4的上端；活动密封体3安装在导向架2上，活动密封体平面9与导向架2的内平面配合；活动密封体凸台7与导向架凹槽6配合；活动密封体3的锥面与密封主体凸台8相切。

密封主体4顶端设有与活动密封体3外圆周边支点配合的环形密封主体凸台8，环形密封主体凸台8上端面设计成半圆弧状，在环形密封主体凸台8上设有平行于密封主体4轴线的两平面，该两平面与导向架2的导向块内平面配合。环形密封主体凸台8上端面设有与活动密封体3圆周边配合的圆弧面。

参照附图3和4，导向架2上端为圆环，下部是两块沿轴线对称分布的导向块，导向块内表面为平面、外表面为圆弧面，在导向块的内平面上设有圆弧形导向凹槽6。

参照附图5，活动密封体3设计成弯月状。活动密封体3是以圆筒径向为轴线切割的弯月状圆块，在圆块的圆周边加工有与密封主体4上端口内锥面配合的锥面，并在圆块的外圆周边加工有平行于圆筒轴线的两个对称活动密封体平面9，在两活动密封体平面9上各设有一与导向架2凹槽滑动配合的活动密封体凸台7。

两个活动密封体凸台7与导向架凹槽6的配合对活动密封体3导向；活动密封体3的锥面与密封主体凸台8相切点是活动密封体3旋转的支点。

参照附图6，关闭大通径取心工具下端封闭机构的过程：活动密封体3以活动密封体3的锥面与密封主体凸台8相切点为支点，活动密封体凸台7沿导向架凹槽6移动；活动密封体3旋转90°角，活动密封体3的锥面与密封主体4上端的锥面拟合封闭取心工具下端；拟合处的密封方式是金属与金属密封。

取心钻进时活动密封体3和导向架2隐藏于取心工具的岩心管与外壳1之间的环形空间内；取心钻进完毕上提岩心管到导向架2的上部后，活动密封体3在自重作用下旋转90°；完成封闭取心工具下端的动作。

Claims (5)

1.大通径取心工具下端压力封闭机构，包括：外壳（1）与密封主体（4）连接，并在连接处上方形成扩径内腔，在扩径内腔内套有导向架（2），导向架（2）滑动配合连接活动密封体（3），活动密封体（3）与密封主体（4）上端口构成密封配合，其特征在于：密封主体（4）上端口设有内锥面；导向架（2）上端为圆环，下部是两块沿轴线对称分布的导向块，导向块内表面为平面、外表面为圆弧面，在导向块的内平面上设有圆弧形导向凹槽（6）；活动密封体（3）是以圆筒径向为轴线切割的弯月状圆块，在圆块的圆周边加工有与密封主体（4）上端口内锥面配合的锥面，并在圆块的外圆周边加工有平行于圆筒轴线的两个对称活动密封体平面（9），在两活动密封体平面（9）上各设有一与导向架凹槽（6）滑动配合的活动密封体凸台（7）。

2.根据权利要求1所述的大通径取心工具下端压力封闭机构，其特征在于：外壳（1）与密封主体（4）间设有密封圈并用螺纹连接。

3.大通径取心工具下端压力封闭机构，包括：外壳（1）与密封主体（4）连接，并在连接处上方形成扩径内腔，在扩径内腔内套有导向架（2），导向架（2）滑动配合连接活动密封体（3），活动密封体（3）与密封主体（4）上端口构成密封配合，其特征在于：密封主体（4）顶端设有与活动密封体（3）外圆周边配合的环形密封主体凸台（8），环形密封主体凸台（8）上端面设计成半圆弧状，在环形密封主体凸台（8）上设有平行于密封主体（4）轴线的两平面，该两平面与导向架（2）的导向块内平面配合。

4.根据权利要求3所述的大通径取心工具下端压力封闭机构，其特征在于：所述环形密封主体凸台（8）上端面设有与活动密封体（3）圆周边配合的圆弧面。

5.根据权利要求3或4所述的大通径取心工具下端压力封闭机构，其特征在于：外壳（1）与密封主体（4）间设有密封圈并用螺纹连接。