CN112878941B - 一种水平井埋存式连续取心内筒总成 - Google Patents

Abstract

一种水平井埋存式连续取心内筒总成。所述取心内筒总成包括控制总成、气压缸总成、高压氮气室、固化液室、储心筒、球阀总成、止回阀、加工筒、岩心爪和高压流体管道，所述气压缸总成用于控制滑块阀杆移动完成球阀多次启闭，实现连续取心和密封；所述止回阀用于密封加工筒，注入固化液实现岩心的埋存固封；所述高压氮气室用于产生高压氮气冲击岩心推开止回阀阀瓣，进入储心筒；所述控制总成用于测量反馈并调节储心筒温度压力的原位性，循环工序完成多点连续保真取心作业。采用该取心内筒总成下钻一趟取出多段岩心，并逐一进行埋存式封固加工，具有可保质的特点，对储心筒充入氮气可达到保压效果，在储心筒内壁镀保温涂层可达到保温效果。

Description

一种水平井埋存式连续取心内筒总成

技术领域

本发明涉及石油与天然气钻井取心技术领域，具体涉及一种水平井取心装置。

背景技术

钻井取心技术是获取岩心的最直接方式，在油气勘探开发中发挥着极为重要的作用，通过岩心实验分析，可为油气勘探开发提供岩性、物性、矿物成分等地层信息，以及了解地层的强度、可钻性等指标，进而指导钻井作业实施和开发方案制定等工作。但在取心起钻过程中经过温度和压力的释放，且与地表气体接触后表面发生氧化，岩心中流体会发生挥发和流失，物理性质被破坏，这间接影响了测量岩心含油气量、力学参数、孔隙参数等结果的准确性，测量数据失真影响了油气资源的储层评价和开发设计，目前的取心工具大多仅能钻取单段岩心，不适用于同一井眼多段取心。目前在岩心钻探中，常用的提取岩心样品的方法是通过连续起下钻获取多个岩心，对人力物力耗费巨大。连续取心能够节省多井段取心进行重复起下钻操作而导致的资源浪费，但现有取心装置难以保证岩心的性质，地上实验时模拟与地下环境相同条件时仍很难恢复其物理性质。因此提供一种取心装置，在保证岩心物理性质的同时能够减少重复起下钻操作而导致的资源浪费显得尤为重要。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供了一种水平井埋存式连续取心内筒总成，采用该取心内筒总成可以实现下钻一趟取出多段岩心，并逐一进行埋存式封固加工以达到保质目的，对储心筒充入氮气以达到保压目的，储心筒内壁镀保温涂层以达到保温目的。

本发明的技术方案是：该一种水平井埋存式连续取心内筒总成，包括控制总成2和高压流体管道，其独特之处在于：所述内筒总成还包括高压氮气系统、气压缸总成、固化液系统、储心系统、球阀总成、止回阀、加工筒和岩心爪。

其中，所述高压氮气系统包括高压氮气室1、高压气总管道22和高压气管道4，其中，高压氮气室1与高压气总管道22通过螺纹连接，高压气总管道22与气压缸进气管30通过焊接连接，高压气总管道22与高压气管道4通过焊接连接，高压气总管道22与固化液室进气管29通过焊接连接。

高压氮气室1通过螺纹连接控制总成2上端，控制总成2下端通过螺纹连接气压缸座3上端。

所述气压缸总成包括气压缸座3、第一气压缸24、第二气压缸25、固化液室23以及气压缸进气管30。其中，气压缸座3内通过螺纹与第一气压缸24、第二气压缸25、固化液室23连接，气压缸进气管30与第一气压缸24、第二气压缸25通过螺纹连接，第一气压缸24与短刚性连杆5通过螺栓连接，第二气压缸25与长刚性连杆6通过螺栓连接，气压缸座3下端通过螺纹连接储心筒7上端。

所述固化液系统包括固化液室23、喷涂液管道26和固化液室进气管29，其中，固化液室24与固化液室进气管29通过螺纹连接，固化液室24与喷涂液管道26通过螺纹连接。

所述储心系统包括储心筒7和储心筒进气孔8；储心筒7筒壁上设置储心筒进气孔8，储心筒进气孔8与高压气管道4通过螺纹连接，储心筒7下端通过螺纹连接上密封接环9上端，储心筒7内壁上镀有保温涂层。

所述球阀总成包括上密封接环9、上球阀座10、上球阀11、上球阀上弹簧31、上球阀上密封活塞32、下密封接环12、上球阀下弹簧34、上球阀下密封活塞35、上球阀滑块阀杆33、短刚性连杆5、下球阀座21、下球阀20、下球阀上弹簧43、下球阀上密封活塞44、下球阀滑块阀杆45以及长刚性连杆6。其中，上密封接环9上端与储心筒7下端通过螺纹连接，上密封接环9下端通过螺纹连接上球阀座10上端，上球阀座10与上球阀11通过螺栓连接，上球阀11与上密封接环9之间设有上球阀上弹簧31，上球阀上弹簧31内部设置上球阀上密封活塞32，上球阀座10下端通过螺纹连接下密封接环12上端，上球阀11与下密封接环12之间设置上球阀下弹簧34，上球阀下弹簧34内部设置上球阀下密封活塞35，上球阀座10上设置上球阀滑块阀杆33，上球阀滑块阀杆33与短刚性连杆5通过螺栓连接，下密封接环12下端通过螺纹连接第一止回阀13上端。

下球阀座21与下球阀20通过螺栓连接，下球阀20与下卡箍座18下端空间内设有下球阀上弹簧43，下球阀上弹簧43内部设有下球阀上密封活塞44，下球阀座21外壁上设有下球阀滑块阀杆45，下球阀滑块阀杆45与长刚性连杆6通过螺栓连接。

所述止回阀包括第一止回阀13、第二止回阀16、第一止回阀阀盖14、第二止回阀阀盖17、连接架40、销轴39、摇杆38、阀瓣37以及止回阀限位块36。其中，第一止回阀13、第二止回阀16顶部通过螺栓分别连接第一止回阀阀盖14和第二止回阀阀盖17，连接架40通过销轴39连接摇杆38，摇杆38通过螺栓连接阀瓣37，第一止回阀13和第二止回阀16内部均设有止回阀限位块36，第一止回阀13下端通过螺纹连接加工筒15上端，第二止回阀16下端通过螺纹连接下卡箍座18上端。

所述加工筒包括加工筒15、加工筒进液孔27以及单向阀41，其中，加工筒15筒壁上设有加工筒进液孔27，加工筒进液孔27与单向阀41通过螺纹连接，加工筒15下端通过螺纹连接第二止回阀16上端。

所述岩心爪包括岩心爪28、下卡箍座18、进气孔19和喷气孔42，其中，岩心爪28设置在下卡箍座18内部，下卡箍座18外壁设有进气孔19，进气孔19通过螺纹与高压气管道4相连接，下卡箍座18内壁设有若干个喷气孔42，下卡箍座18下端通过螺纹连接下球阀座21上端。

所述气压缸总成用于控制滑块阀杆移动完成球阀多次启闭，实现连续取心和密封；所述止回阀用于密封加工筒，注入固化液实现岩心的埋存固封；所述高压氮气室用于产生高压氮气冲击岩心推开止回阀阀瓣，进入储心筒；所述控制总成用于测量反馈并调节储心筒温度压力的原位性，循环工序完成多点连续保真取心作业。

本发明具有如下有益效果：1.本发明的加工筒通过设置在其上的单向阀连通与固化液室相连的管道，可以保证向加工筒进液的同时，固化液体不会回流，将进液管道口封堵，固化液体进入加工筒后经过交联固化反应，将岩心埋存完成岩心的保质。2.本发明的储心筒长度远大于加工筒，可以根据取心要求设定，加工筒两端均有止回阀，两端止回阀可将固化液体隔绝以防液体流入球阀，保证岩心顺利通过，实现连续取心的目的。3.本发明的储心筒内壁镀有保温涂层，且储心筒周向开设有注气孔，通过注气孔向储心筒内充入高压氮气，直到筒内压力与实际测量得到的地层压力值相等，强力弹簧将密封活塞紧压在闭合的球阀上，实现了储心筒的密封，保证了取心工具可以适应在深井高温、高压环境钻取岩心。

附图说明：

图1是本发明所述水平井埋存式连续取心内筒总成的外观示意图；

图2是本发明所述水平井埋存式连续取心内筒总成的结构示意图；

图3是本发明所述水平井埋存式连续取心内筒总成的气压缸座内部结构示意图；

图4是本发明所述水平井埋存式连续取心内筒总成的上球阀部分结构示意图；

图5是本发明所述水平井埋存式连续取心内筒总成的止回阀部分结构示意图；

图6是本发明所述水平井埋存式连续取心内筒总成的加工筒结构示意图；

图7是本发明所述水平井埋存式连续取心内筒总成的喷气孔截面图；

图8是本发明所述水平井埋存式连续取心内筒总成的下球阀部分结构示意图。

图中，1.高压氮气室，2.控制总成，3.气压缸座，4.高压气管道，5.短刚性连杆，6.长刚性连杆，7.储心筒，8.储心筒进气孔，9.上密封接环，10.上球阀座，11.上球阀，12.下密封接环，13.上止回阀，14.上止回阀盖，15.加工筒，16.下止回阀，17.下止回阀阀盖，18.下卡箍座，19.进气孔。20.下球阀，21.下球阀座，22.高压气总管道，23.固化液室，24.气压缸，25.气压缸，26.喷涂液管道，27.加工筒进液孔，28.岩心爪，29.固化液室进气管，30.气压缸进气管，31.上球阀上弹簧，32.上球阀上密封活塞，33.上球阀滑块阀杆，34.上球阀下弹簧，35.上球阀下密封活塞，36.止回阀限位块，37.阀瓣，38.摇杆，39.销轴，40.连接架，41.单向阀，42.喷气孔，43.下球阀上弹簧，44.下球阀上密封活塞，45.下球阀滑块阀杆。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1所示，高压氮气室1通过螺纹连接控制总成2上端，控制总成2下端通过螺纹连接气压缸座3上端，气压缸座3被长刚性连杆6和短刚性连杆5穿透，气压缸座3下端通过螺纹连接储心筒7上端，储心筒7筒壁上设有储心筒进气孔8，储心筒7下端通过螺纹连接上密封接环9上端，上密封接环9下端通过螺纹连接上球阀座10上端，上球阀座10与上球阀11通过螺栓连接，上球阀座10下端通过螺纹连接下密封接环12上端，下密封接环12下端通过螺纹连接上止回阀13上端，上止回阀13与上止回阀阀盖14通过螺栓连接，上止回阀13下端通过螺纹连接加工筒15上端，加工筒15下端通过螺纹连接下止回阀16上端，下止回阀16与下止回阀阀盖17通过螺栓连接，下止回阀16下端通过螺纹连接下卡箍座18上端，下卡箍座18上设有进气孔19，进气孔19通过螺纹与高压气管道4相连接，下卡箍座18下端通过螺纹连接下球阀座21上端，下球阀座21与下球阀20通过螺栓连接。

如图2所示：岩心爪28设置在下卡箍座18内部，高压氮气室1与高压气总管道22通过螺纹连接，气压缸座3内通过螺纹与气压缸24、气压缸25、固化液室23连接，固化液室24与喷涂液管道26通过螺纹连接喷涂液管道26。

如图3所示：气压缸24与短刚性连杆5通过螺栓连接，气压缸25与长刚性连杆6通过螺栓连接，高压气总管道22与气压缸进气管30通过焊接连接，高压气总管道22与高压气管道4通过焊接连接，高压气总管道22与固化液室进气管29通过焊接连接。

如图4所示：上球阀座10与上球阀11通过螺栓连接，上球阀11与上密封接环9之间设有上球阀上弹簧31，上球阀上弹簧31内部设有上球阀上密封活塞32，上球阀11与下密封接环12之间设有上球阀下弹簧34，上球阀下弹簧34内部设有上球阀下密封活塞35，上球阀座10上设有上球阀滑块阀杆33，上球阀滑块阀杆33与短刚性连杆5通过螺栓连接。

如图5所示：止回阀13、16顶部通过螺栓连接阀盖14、17，连接架40通过销轴39连接摇杆38，摇杆38通过螺栓连接阀瓣37，止回阀内部设有止回阀限位块36。

如图6所示：加工筒15筒壁上设有加工筒进液孔27，加工筒进液孔27与单向阀41通过螺纹连接。

如图7所示：下卡箍座18外壁设有进气孔19，下卡箍座18内壁设有数个喷气孔42。

如图8所示：下球阀座21与下球阀20通过螺栓连接，下球阀20与下卡箍座18下端空间内设有下球阀上弹簧43，下球阀上弹簧43内部设有下球阀上密封活塞44，下球阀座21外壁上设有下球阀滑块阀杆45，下球阀滑块阀杆45与长刚性连杆6通过螺栓连接。

本发明的水平井埋存式连续取心内筒总成工作原理如下：当岩心经过下球阀20进入加工筒15时，内筒总成反抬升割心，岩心爪28将岩心夹断，控制总成2监测到信号后，高压氮气室1通过高压气总管道22由气压缸进气管30向气压缸24输送高压氮气，推动长刚性连杆6带动与其连接的下球阀座21上的下球阀滑块阀杆45向上滑动进而带动下球阀20旋转关闭，下球阀上弹簧43呈压缩状态，下球阀上密封活塞43与下球阀20严密闭合形成内筒总成的密封，此时由高压气管道4向下卡箍座18上的进气孔19注入高压氮气，从下卡箍座18内壁上的喷气孔42喷出，所取岩心顶开下止回阀16的阀瓣37，阀瓣37碰到止回阀限位块36将不再上升，岩心完全进入加工筒15后下止回阀16的摇杆38带动阀瓣37向下转动直至关闭，此时加工筒15是密闭状态，高压氮气室1通过高压气总管道22由固化液室进气管29向固化液室23注入高压氮气，喷涂液由固化液室23经喷涂液管道26，由单向阀41流进加工筒进液孔27流入加工筒15，当喷涂液和岩心固化后，高压气管道4向下卡箍座18上的进气孔19注入高压氮气，从下卡箍座18内壁上的喷气孔42喷出，高压氮气使下止回阀16的阀瓣37推动岩心移动顶开上止回阀13的阀瓣37，当岩心完全经过上球阀11时，控制总成2监测到信号后，高压氮气室1通过高压气总管道22由气压缸进气管30向气压缸25输送高压氮气，推动短刚性连杆5带动与其连接的上球阀座10上的上球阀滑块阀杆33向上滑动进而带动下球阀11旋转，上球阀11关闭，上球阀上弹簧31和上球阀下弹簧34呈压缩状态，上球阀上密封活塞32和上球阀下密封活塞35与上球阀11严密闭合形成储心筒的密封，此时由储心筒进气孔8注入高压氮气形成恒压状态，完成单独一次取心过程。进行下一段取心时，高压氮气室1控制气压缸24联动下球阀滑块阀杆45使下球阀20转动打开，循环上述步骤，直至取完连续取心要求数量。

Claims (1)

1.一种水平井埋存式连续取心内筒总成，包括控制总成（2）和高压流体管道，其特征在于：所述内筒总成还包括高压氮气系统、气压缸总成、固化液系统、储心系统、球阀总成、止回阀、加工筒和岩心爪；

其中，所述高压氮气系统包括高压氮气室（1）、高压气总管道（22）和高压气管道（4），其中，高压氮气室（1）与高压气总管道（22）通过螺纹连接，高压气总管道（22）与气压缸进气管（30）通过焊接连接，高压气总管道（22）与高压气管道（4）通过焊接连接，高压气总管道（22）与固化液室进气管（29）通过焊接连接；

高压氮气室（1）通过螺纹连接控制总成（2）上端，控制总成（2）下端通过螺纹连接气压缸座（3）上端；

所述气压缸总成包括气压缸座（3）、第一气压缸（24）、第二气压缸（25）、固化液室（23）以及气压缸进气管（30）；其中，气压缸座（3）内通过螺纹与第一气压缸（24）、第二气压缸（25）、固化液室（23）连接，气压缸进气管（30）与第一气压缸（24）、第二气压缸（25）通过螺纹连接，第一气压缸（24）与短刚性连杆（5）通过螺栓连接，第二气压缸（25）与长刚性连杆（6）通过螺栓连接，气压缸座（3）下端通过螺纹连接储心筒（7）上端；

所述固化液系统包括固化液室（23）、喷涂液管道（26）和固化液室进气管（29），其中，固化液室（23）与固化液室进气管（29）通过螺纹连接，固化液室（23）与喷涂液管道（26）通过螺纹连接；

所述储心系统包括储心筒（7）和储心筒进气孔（8）；储心筒（7）筒壁上设置储心筒进气孔（8），储心筒进气孔（8）与高压气管道（4）通过螺纹连接，储心筒（7）下端通过螺纹连接上密封接环（9）上端，储心筒（7）内壁上镀有保温涂层；

所述球阀总成包括上密封接环（9）、上球阀座（10）、上球阀（11）、上球阀上弹簧（31）、上球阀上密封活塞（32）、下密封接环（12）、上球阀下弹簧（34）、上球阀下密封活塞（35）、上球阀滑块阀杆（33）、短刚性连杆（5）、下球阀座（21）、下球阀（20）、下球阀上弹簧（43）、下球阀上密封活塞（44）、下球阀滑块阀杆（45）以及长刚性连杆（6），其中，上密封接环（9）上端与储心筒（7）下端通过螺纹连接，上密封接环（9）下端通过螺纹连接上球阀座（10）上端，上球阀座（10）与上球阀（11）通过螺栓连接，上球阀（11）与上密封接环（9）之间设有上球阀上弹簧（31），上球阀上弹簧（31）内部设置上球阀上密封活塞（32），上球阀座（10）下端通过螺纹连接下密封接环（12）上端，上球阀（11）与下密封接环（12）之间设置上球阀下弹簧（34），上球阀下弹簧（34）内部设置上球阀下密封活塞（35），上球阀座（10）上设置上球阀滑块阀杆（33），上球阀滑块阀杆（33）与短刚性连杆（5）通过螺栓连接，下密封接环（12）下端通过螺纹连接第一止回阀（13）上端；

下球阀座（21）与下球阀（20）通过螺栓连接，下球阀（20）与下卡箍座（18）下端空间内设有下球阀上弹簧（43），下球阀上弹簧（43）内部设有下球阀上密封活塞（44），下球阀座（21）外壁上设有下球阀滑块阀杆（45），下球阀滑块阀杆（45）与长刚性连杆（6）通过螺栓连接；

所述止回阀包括第一止回阀（13）、第二止回阀（16）、第一止回阀阀盖（14）、第二止回阀阀盖（17）、连接架（40）、销轴（39）、摇杆（38）、阀瓣（37）以及止回阀限位块（36），其中，第一止回阀（13）、第二止回阀（16）顶部通过螺栓分别连接第一止回阀阀盖（14）和第二止回阀阀盖（17），连接架（40）通过销轴（39）连接摇杆（38），摇杆（38）通过螺栓连接阀瓣（37），第一止回阀（13）和第二止回阀（16）内部均设有止回阀限位块（36），第一止回阀（13）下端通过螺纹连接加工筒（15）上端，第二止回阀（16）下端通过螺纹连接下卡箍座（18）上端；

所述加工筒包括加工筒（15）、加工筒进液孔（27）以及单向阀（41），其中，加工筒（15）筒壁上设有加工筒进液孔（27），加工筒进液孔（27）与单向阀（41）通过螺纹连接，加工筒（15）下端通过螺纹连接第二止回阀（16）上端；

所述岩心爪包括岩心爪（28）、下卡箍座（18）、进气孔（19）和喷气孔（42），其中，岩心爪（28）设置在下卡箍座（18）内部，下卡箍座（18）外壁设有进气孔（19），进气孔（19）通过螺纹与高压气管道（4）相连接，下卡箍座（18）内壁设有若干个喷气孔（42），下卡箍座（18）下端通过螺纹连接下球阀座（21）上端；

所述气压缸总成用于控制滑块阀杆移动完成球阀多次启闭，实现连续取心和密封；所述止回阀用于密封加工筒，注入固化液实现岩心的埋存固封；所述高压氮气室用于产生高压氮气冲击岩心推开止回阀阀瓣，进入储心筒；所述控制总成用于测量反馈并调节储心筒温度压力的原位性，循环工序完成多点连续保真取心作业。

Images