CN113503136A - 一种活塞式泄压结构及具有其的钻井取心工具 - Google Patents

Abstract

本发明属于钻井技术领域，更具体地，涉及一种活塞式泄压结构及具有其的钻井取心工具，包括本体、贯穿本体的第一通道、设置于第一通道中并用于控制第一通道开闭的泄压结构，泄压结构包括设置于第一通道内并与第一通道侧壁密封配合的第一密封体，第一密封体设置有可与第一通道连通的第二通道，还包括抵接于第一密封体一端并用于控制第一通道与第二通道开闭的第二密封体。本方案中将泄压结构集成到活塞式泄压结构中，其使用在钻井取心工具上时不会增加操作步骤；且内筒中的压力可通过第一通道与第二通道释放出来，避免内筒与外界压力过大造成活塞式泄压结构冲出伤害工作人员。

Description

一种活塞式泄压结构及具有其的钻井取心工具

技术领域

本发明属于钻井工具技术领域，更具体地，涉及一种活塞式泄压结构及具有其的钻井取心工具。

背景技术

防冲蚀取心工具是近几年出现的新型取心工具，它在取心工具内筒充满岩心保护液，通过下活塞和上活塞将保护液保护在内筒中。

防冲蚀钻井取心工具一般根据取心层位的井深分为软地层取心工具和硬地层取心工具，前者适用于浅井，由于井深较浅，井底与地面压差相对较小，因此无需专用浮动活塞平衡取心工具内外的压力。而传统的硬地层防冲蚀取心工具需要采用上活塞(浮动活塞)和下活塞分别密封内筒中保护液的工作方式。下活塞在工具入井前通过销钉固定于钻头上，工具到达井底后通过下压钻具剪断销钉的方式释放活塞，使岩心进入取心筒的同时推动活塞上行挤出筒内的保护液，从而达到保护岩心的目的。上活塞是具有在一定行程内上下活动的能力的浮动活塞，在下钻前手动放置在取心筒内筒顶端，可以平衡下钻过程中的筒内保护液和筒外钻井液之间的压力差。

该取心工具出井后，由于井下压力较高，取心筒内筒又是一个相对密封的结构，在取心筒出井时内筒里通常残存有一定的压力，在拆卸取心工具取出岩心时必须要将这一压力释放，否则容易造成岩心出筒过程中上活塞受到取心筒内压力作用而从取心工具上接头位置飞出，造成人员受伤或财物受损。

为解决上述技术问题，中国专利CN202031511U公开了一种取心工具泄压装置，其通过外部的提手等能够辅助取心工具进行泄压，但是其结构过于复杂，使得安装活塞过于困难，且需要提拔工具等旋动泄压堵头，不便于工人操作。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中的至少一个缺陷，提供一种活塞式泄压结构及具有其的钻井取心工具，其结构简单，不会改变原有的取心工具安装步骤，便于操作。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种活塞式泄压结构，包括本体、贯穿本体的第一通道、设置于第一通道中并用于平衡第一通道两端压力的泄压结构；泄压结构包括设置于第一通道内并与其侧壁密封配合的第一密封体，第一密封体设置有可与第一通道连通的第二通道，还包括设置于第一通道中并用于控制第一通道与第二通道开闭的第二密封体。

本方案中将泄压结构集成在活塞式泄压结构本体的第一通道内部，这样不会影响活塞式泄压结构的外部结构及其密封性能，同时可通过第二密封体控制第一通道与第二通道之间的开闭，即可控制第一通道两端的压力差；其运用在钻井取心工具上时，可作为取心工具的上活塞，由于其外部结构没有改变，这样并不会改变原有的取心工具安装步骤，直接将其放到内筒中即可，使用上较为便捷，同时在拆卸取心工具时，可通过泄压结构平衡活塞式泄压结构两端的压力，避免内筒压力过大将活塞式泄压结构被冲出，损害作业人员的生命财产安全。

作为进一步改进的结构形式，上述的第二密封体一端可与第一密封体(4)抵接且覆盖第二通道的一端面，另一端与本体弹性连接。

作为进一步改进的结构形式，上述的泄压结构包括设置于第一通道内并与第一通道侧壁密封配合的第一密封体，第一密封体设置有可与第一通道连通的第二通道，还包括抵接于第一密封体一端并用于控制第一通道与第二通道开闭的第二密封体。

作为进一步改进的结构形式，上述的第二密封体包括活动设置于第一通道一端并与第一密封体一端抵接的密封块以及与密封块连接并用于支撑且驱动密封块沿第二通道流通方向运动的弹性件，密封块侧壁与第一通道侧壁之间具有间隙。

作为进一步改进的结构形式，上述的第一通道靠近密封块的一端内侧壁设置有第一限位块，密封块靠近第一密封体的一端设置有第二限位块，弹性件设置于第一限位块与第二限位块之间。

作为进一步改进的结构形式，上述的弹性件为压缩弹簧，压缩弹簧套设于密封块外部且两端分别抵接于第一限位块及第二限位块。

作为进一步改进的结构形式，上述的密封块与第一密封体相抵接的一端为锥面或弧面。

作为进一步改进的结构形式，上述的本体外侧壁环绕设置有若干第一密封圈。

作为进一步改进的结构形式，上述的若干第一密封圈设置在本体靠近第二密封体的一端，若干第一密封圈包括两个相背设置的Y型密封圈。

本方案中还提供一种钻井取心工具，包括套接的内筒与外筒、固定设置于外筒一端的钻头，内筒靠近钻头的一端内部活动设置有与其内侧壁密封配合的活塞，还包括与内筒及外筒背离钻头的一端均可拆卸连接的上接头；内筒远离钻头的一端内部活动设置有上述的活塞式泄压结构，活塞式泄压结构与内筒内侧壁密封配合。

作为进一步改进的结构形式，上述的内筒与外筒之间具有间隙，钻头侧壁设置有第一通孔，内筒远离钻头的一端侧壁设置有第二通孔，本体外侧壁设置有与第二通孔连通的凹槽，凹槽底部设置有与第一通道远离钻头的一端连通的第三通孔。

与现有技术相比，有益效果是：

本方案中将泄压结构集成到活塞式泄压结构中，且不会改变活塞式泄压结构的外部结构，这样将此活塞式泄压结构使用在钻井取心工具上时不会增加操作步骤，直接将活塞式泄压结构放入取心工具的内筒即可；而当钻井取心工具出井需要拆卸时，通过外部的工具穿过第二通道将密封块压缩，使得内筒与外界连通，取心工具内筒的压力即可通过第一通道与第二通道释放出来，避免内筒与外界压力过大造成活塞式泄压结构冲出伤害工作人员。

附图说明

图1是本发明实施例1活塞式泄压结构的结构示意图；

图2是本发明实施例2钻井取心工具的结构示意图。

其中，1-本体，11-第一密封圈，12-凹槽，12-第三通孔，2-第一通道，21-第一限位块，3-泄压结构，4-第一密封体，41-第二通道，42-第二密封圈，5-第二密封体，51-密封块，511-第二限位块，52-弹性件，100-活塞式泄压结构，101-内筒，1011-第二通孔，102-外筒，103-钻头，1031-第一通孔，104-活塞，105-上接头。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1：

如图1所示为一种活塞式泄压结构的实施例，包括本体1、贯穿本体1的第一通道2、设置于第一通道2中并用于控制第一通道2开闭的泄压结构3。

具体地，泄压结构3包括设置于第一通道2内并与第一通道2侧壁密封配合的第一密封体4，第一密封体4设置有可与第一通道2连通的第二通道41，还包括设置于第一通道2中并用于控制第一通道2与第二通道41开闭的第二密封体5，,第二密封体5一端可与第一密封体4抵接且覆盖第二通道41的一端面，另一端与本体1弹性连接。。这样可以方便地将第二密封体5以及第一密封体4安装在第一通道2中，此时，第一密封体4将第一通道2分为上下两部分；同时，第一密封体4侧壁设置有第二密封圈42并与第一通道2密封连接，第二通道41连通上下两部分，再通过第二密封体5抵接在第二通道41上对第二通道41进行密封，若需要打开第二通道41使得第二通道41与第一通道2连通，即可使用工具穿过第二通道41对第二密封体5施加力，使其离开第一密封体4，连通第一通道2与第二通道41，即上下两部分连通，第一通道2即可平衡活塞式泄压结构两端的压力；这样会改变活塞式泄压结构的外部结构，另外，可以方便找到物体穿过第二通道41对第二密封体5施加压力，操作较为便捷。

为了方便整个结构的安装，第一密封体4可通过螺钉与本体1可拆卸连接，使用时先将第二密封体5放入第一通道2中，然后再将第一密封体4放入第一通道中并用螺钉进行固定。

本实施例中的第二密封体5包括活动设置于第一通道2一端并与第一密封体4一端抵接的密封块51以及与密封块51连接并用于支撑且驱动密封块沿第二通道41流通方向运动的弹性件52，密封块51侧壁与第一通道2侧壁之间具有间隙。具体地，密封块51抵接在第一密封体4一端时，密封块51在弹性件52的作用下压紧在第一密封体4的端面对第二通道41进行密封，当通过第二通道41对密封体施加压力时，密封块51向远离第一密封体4的方向移动并压缩弹性件52，第二通道41与第一通道2完全连通，压力第一通道2的一端经密封块51与第一通道2侧壁之间的间隙进入第二通道41，再进入第一通道2的另一端排出，使得第一通道2两端的压力平衡；压力平衡之后，撤去外力，弹性件52释放能量，驱动密封块51复位压紧在第一密封体4的端面，对第二通道41进行密封。

本实施例中的第一通道2靠近密封块51的一端内侧壁设置有第一限位块21，密封块51靠近第一密封体4的一端设置有第二限位块511，弹性件52设置于第一限位块21与第二限位块511之间。具体地，弹性件52为压缩弹簧，压缩弹簧套设于密封块51外部且两端分别抵接于第一限位块21及第二限位块511上。当然，应该说明的是，第一限位块21与密封块51、第二限位块511与第一通道2侧壁也应该具有间隙；密封状态时，弹簧通过第一限位块21及第二限位块511给密封块51提供支撑力，使得密封块51压紧在第一密封体4的一端，封闭第二通道41；泄压状态时，第一限位块21承受外力对密封块51进行支撑，压力经第一通道2与密封块51侧壁之间的间隙进入第二通道41排出。

为了增大密封块51对第二通道41的密封作用，本实施例中的密封块51与第一密封体4相抵接的一端为锥面，具体地，密封块51一端为凸出的锥形块，第一密封体4一端为与锥形块匹配的锥形槽，第二通道41设置在锥形槽的底部的中间位置，第二通道的中心线经过锥形块的最高点，即锥形块同时压在第一通道2的端部进行密封，这样当有向上的力作用在密封块51上时，沿着锥形块斜面有一个分力，使得在锥形块与锥形槽在其尖端的位置配合更加紧密，从而提升密封块51对第二通道41的密封作用。当然，密封块51靠近第一密封体4的一端也可以为凸出的弧面，第一密封体4设置有与其相配合的弧形槽，同样能实现本方案的功能。

本实施例中的本体1靠近第二密封体5的一端外侧壁环绕设置有若干第一密封圈11，具体地，本实施例中的若干第一密封圈11为两个相背设置的Y型密封圈11。这样当活塞式泄压结构使用时，上端的一个Y型密封圈11可以阻隔外部的压力进入活塞式泄压结构所密封的容器，而下端的Y型密封圈11可以阻隔容器内的压力泄露到外部，从而增强活塞式泄压结构的密封性能。值得注意的是，本实施例中采用两个Y型密封圈11仅为参考的实施方式，具体实施过程中当然也可以采用其他数量，其他类型的第一密封圈11对增强活塞式泄压结构的密封效果。

实施例2

如图2所示为一种钻井取心工具的实施例，包括套接的内筒101与外筒102、固定设置于外筒一端的钻头103，内筒101靠近钻头103的一端内部活动设置有与其内侧壁密封配合的活塞104，还包括与内筒101及外筒102背离钻头103的一端均可拆卸连接的上接头105，上接头105设置于背离钻头103的一端；内筒101远离钻头103的一端内部活动设置有实施例1中的活塞式泄压结构100，活塞式泄压结构100与内筒101内侧壁密封配合，同时，上接头105可限制活塞式泄压结构100从上端脱离。

具体地，上接头105内外侧壁均设置有与内筒101、外筒102螺纹连接的螺纹结构。

其中，内筒101上端可以连通设置有悬挂1012，活塞式泄压结构设置在悬挂1012内部，内筒101下端设置岩心爪1013等其他本领域技术人员容易想到的结构，以实现钻井取心的功能，这里不作详述。

为了使得钻井液可以循环流通，本实施例中的内筒101与外筒之间具有间隙，钻头103侧壁设置有第一通孔1031，内筒101远离钻头103的一端侧壁设置有第二通孔1011，本体1外侧壁设置有与第二通孔1011连通的凹槽，凹槽底部设置有与第一通道2远离钻头103的一端连通的第三通孔13。

本实施例中将泄压结构3集成到活塞式泄压结构100中，且不会改变活塞式泄压结构100的外部结构，这样将此活塞式泄压结构100使用在钻井取心工具上时不会增加操作步骤，直接将活塞式泄压结构100放入取心工具的内筒101即可；而当钻井取心工具出井需要拆卸时，通过外部的工具穿过第二通道41将密封块51压缩，使得内筒101与外界连通，取心工具内筒101的压力即可通过第一通道2与第二通道41释放出来，避免内筒101与外界压力过大造成活塞式泄压结构100冲出伤害工作人员；对取心工具的结构及使用步骤改变较小，方便作业人员的操作。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种活塞式泄压结构，其特征在于，包括本体(1)、贯穿所述本体(1)的第一通道(2)、设置于所述第一通道(2)中并用于平衡所述第一通道(2)两端压力的泄压结构(3)；所述泄压结构(3)包括设置于所述第一通道(2)内并与其侧壁密封配合的第一密封体(4)，所述第一密封体(4)设置有可与所述第一通道(2)连通的第二通道(41)，还包括设置于所述第一通道(2)中并用于控制所述第一通道(2)与第二通道(41)开闭的第二密封体(5)。

2.根据权利要求1所述的一种活塞式泄压结构，其特征在于，所述第二密封体(5)一端可与所述第一密封体(4)抵接且覆盖所述第二通道(41)的一端面，另一端与所述本体(1)弹性连接。

3.根据权利要求2所述的一种活塞式泄压结构，其特征在于，所述第二密封体(5)包括活动设置于所述第一通道(2)一端并与所述第一密封体(4)一端抵接的密封块(51)以及与所述密封块(51)连接并用于支撑且驱动所述密封块(51)沿所述第二通道(41)流通方向运动的弹性件(52)，所述密封块(51)侧壁与所述第一通道(2)侧壁之间具有间隙。

4.根据权利要求3所述的一种活塞式泄压结构，其特征在于，所述第一通道(2)靠近所述密封块(51)的一端内侧壁设置有第一限位块(21)，所述密封块(51)靠近所述第一密封体(4)的一端设置有第二限位块(511)，所述弹性件(52)设置于所述第一限位块(21)与第二限位块(511)之间。

5.根据权利要求4所述的一种活塞式泄压结构，其特征在于，所述弹性件(52)为压缩弹簧，压缩弹簧套设于所述密封块(51)外部且两端分别抵接于第一限位块(21)及第二限位块(511)。

6.根据权利要求3所述的一种活塞式泄压结构，其特征在于，所述密封块(51)与所述第一密封体(4)相抵接的一端为锥面或弧面。

7.根据权利要求2至6任一项所述的一种活塞式泄压结构，其特征在于，所述本体(1)外侧壁环绕设置有若干第一密封圈(11)。

8.根据权利要求7所述的一种活塞式泄压结构，其特征在于，若干第一密封圈(11)设置在所述本体(1)靠近所述第二密封体(5)的一端，若干第一密封圈(11)包括两个相背设置的Y型密封圈。

9.一种钻井取心工具，包括套接的内筒(101)与外筒(102)、固定设置于所述外筒(102)一端的钻头(103)，所述内筒(101)靠近所述钻头(103)的一端内部活动设置有与其内侧壁密封配合的活塞(104)，还包括与所述内筒(101)及外筒(102)背离钻头(103)的一端均可拆卸连接的上接头(105)；其特征在于，所述内筒(101)远离所述钻头(103)的一端内部活动设置有权利要求1至8任一项所述的活塞式泄压结构(100)，所述活塞式泄压结构(100)与所述内筒(101)内侧壁密封配合。

10.根据权利要求9所述的一种钻井取心工具，其特征在于，所述内筒(101)与外筒(102)之间具有间隙，所述钻头(103)侧壁设置有第一通孔(1031)，所述内筒(101)远离所述钻头(103)的一端侧壁设置有第二通孔(1011)，所述本体(1)外侧壁设置有与所述第二通孔(1011)连通的凹槽，所述凹槽底部设置有与所述第一通道(2)远离所述钻头(103)的一端连通的第三通孔(13)。

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