CN113982499B - 一种取芯堵芯报警短节 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油、天然气勘探取芯技术领域,更具体地,涉及一种取芯堵芯报警短节,包括带有中空腔体的本体、上接头及可在本体内移动的下接头;上接头与本体相连接;下接头的一端与本体相固定,且当下接头受到外力作用时,下接头与本体分离;下接头包括变径部;变径部的横截面的面积沿变径部的轴向逐渐增大或逐渐减小;变径部上活动套设有弹性套;弹性套装设在本体的端部。本发明整体结构设置简单,使用方便,通过改变弹性套与取芯工具的外筒之间的环空过流面积,导致泵压发生明显变化,可以直观的显示出堵芯的发生,为取芯作业人员提供判断依据,并及时采取措施,保护珍贵的地质岩芯资料。
Description
技术领域
本发明涉及石油、天然气勘探取芯技术领域,更具体地,涉及一种取芯堵芯报警短节。
背景技术
岩芯是获取储层岩石性质的第一手资料,对准确的测定油气相关参数和油气田开发方案制定有着重要意义。然而,在具体取芯施工过程中,堵芯时有发生,导致岩芯丢失,给正确分析岩层岩性和储层特性带来的困难,其中钻井取芯中堵芯具体是指取芯过程中由于地层软硬变化、钻井泵排量过小、进筒岩芯坍塌等原因导致岩芯在取芯工具内破碎堆积并被压实,从而造成后续岩芯无法进入取芯内筒的情况。
发生堵芯后如果没有及时割芯将会导致后续岩芯无法进筒并与筒内岩芯相互磨蚀,一方面会影响取芯收获率,另一方面会导致丢失宝贵的地质资料,给油气田的勘探开发决策带来困难;而传统的钻井取芯工具不具备堵芯报警功能,取芯作业人员只能根据有限的钻井参数凭借经验判断井下取芯工具的工作情况,因此在堵芯的判断上存在很大的主观性。
如公开号为CN203655199U的中国专利公开了一种深孔绳索取芯钻具,包括钻具本体,设在钻具本体上的阀轴和捞矛头,阀轴外壁径向开设有密封圈卡槽,密封圈卡槽内套设有泵送密封圈;虽然所述专利当泵送内管总成时,密封圈封闭了钻杆内壁和内管总成的间隙,压力较高,当内管总成到位后,密封圈进入弹卡挡头大径处。冲洗液通道打通,泵压突然下降,起到内管总成到位的报讯作用;但是当所述专利发生堵芯时,并不能及时报警,保护珍贵的地质岩芯资料。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的取芯钻具在取芯过程中发生堵芯后无法进行及时报警,只能凭借作业人员的经验进行判断,判断的准确性较差的技术问题,提供一种在取芯过程中发生堵芯后能够及时、有效的进行报警的取芯堵芯报警短节。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种取芯堵芯报警短节,包括带有中空腔体的本体、上接头及可在所述本体内移动的下接头;所述上接头与所述本体相连接;所述下接头的一端与所述本体相固定,且当所述下接头受到外力作用时,所述下接头与所述本体分离;所述下接头包括变径部;所述变径部的横截面的面积沿变径部的轴向逐渐增大或逐渐减小;所述变径部上活动套设有弹性套;所述弹性套装设在本体的端部。
本发明使用过程中将本发明与取芯工具的其他结构相连接,其中上接头的一端与取芯工具的分水悬挂总成相连接,另一端与本体相连接,下接头与取芯工具的内筒相连接,正常取芯过程中,下接头与本体相连接,而当发生堵心时,岩芯推动取芯工具的内筒上行,下接头受到岩芯的向上的推力,此时下接头与本体分离,使得下接头可在本体内移动,由于弹性套装设在本体的端部,当下接头在本体内移动时,弹性套的位置不变,弹性套与不同径长的变径部接触,可使得弹性套发生不同程度的形变;进而可改变弹性套与取芯工具的外筒之间的环空过流面积,进而导致泵压发生明显变化,从而可指示堵芯的发生,地面上的工作人员可及时采取相应措施,以避免造成更大的损失。
优选的,所述下接头的一端通过螺纹结构与本体相固定,且当所述下接头受到外力时,所述螺纹结构断开,实现下接头与本体的分离;或所述上接头的一端设有卡扣,用于与本体的内壁卡接。
优选的,所述下接头还包括第一连接部和第二连接部;所述第一连接部、变径部及第二连接部依次连接;所述第一连接部位于所述本体内且与所述本体相连接
优选的,所述变径部的横截面的面积沿第一连接部向第二连接部的方向逐渐增大。
优选的,所述变径部的横截面的面积沿第一连接部向第二连接部的方向逐渐增小。
优选的,所述弹性套的内圈锥度与所述变径部的锥度相匹配。
优选的,所述本体的端部设有用于限制所述第一连接部脱出的限位环;所述第一连接柱均呈圆柱结构,所述限位环的内径小于所述第一连接部的径长,且大于或等于变径部的最大径长。
优选的,所述螺纹结构为定位螺钉;所述下接头的侧壁和本体的侧壁分别设有供所述螺纹结构穿过的第一连接孔和第二连接孔。
优选的,所述本体与所述上接头可拆卸连接。
优选的,所述弹性套的材质为橡胶。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)本发明通过设置变径部的上接头,上接头在本体内移动的过程,使得弹性套发生形变,进而改变弹性套与取芯工具的外筒之间的环空过流面积,导致泵压发生明显变化,可以直观的显示出堵芯的发生,为取芯作业人员提供判断依据,并及时割芯起钻,保护珍贵的地质岩芯资料;
2)本发明整体结构设置简单,其中上、下接头与取芯工具的其他结构均为可拆卸连接,不仅拆装方便,便于维护保养,且可适用于多种取芯工具;
3)本发明在正常取芯时,上接头通过螺纹结构与本体相连接,而当发生堵芯时在岩芯的推行作用下,螺纹结构能够快速及时被剪断,进而可有效的起到报警作用。
附图说明
图1是本发明取芯堵芯报警短节的结构示意图;
图2是本发明下接头的结构示意图;
图3是图1中A处的放大图。
附图中:1-本体;11-限位环;12-第二连接孔;2-上接头;3-下接头;31-变径部;32-第一连接部;321-第一连接孔;33-第二连接部;4-弹性套;5-螺纹结构。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制;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,不能理解为对本专利的限制。
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”“长”“短”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。
下面通过具体实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步的具体描述:
实施例
如图1-3所示为一种取芯堵芯报警短节的实施例,包括本体1、上接头2及下接头3,其中本体1为中空结构,其中上接头2用于与取芯工具的分水悬挂总成相连接,上接头2的上端与取芯工具的分水悬挂总成螺纹连接;上接头2的下端与本体1的上端可拆卸连接,具体的,本实施例中上接头2与本体1的上端为螺纹连接。
其中本体1的下端与下接头3相连接,并且下接头3可在本体1的内部移动,具体的,下接头3包括变径部31、第一连接部32及第二连接部33,变径部31的一端与第一连接部32相连接,变径部31的另一端与第二连接部33相连接,且第一连接部32、变径部31及第二连接部33为一体成型结构,本实施例中该第一连接部32和第二连接部33均呈圆柱结构。
其中第二连接部33与取芯工具的内筒相连接,具体的,第二连接部33与取芯工具的内筒螺纹连接。
其中第一连接部32位于本体1的内部,且通过螺纹结构5与本体1相连接,本实施例中该螺纹结构5为定位螺钉,具体的,第一连接部32的侧壁设有第一连接孔321,本体1的侧壁设有第二连接孔12,其中第一连接孔321和第二连接孔12均为螺纹孔,安装时将螺纹结构5依次穿过第二连接孔12和第一连接孔321,即可实现第一连接部32和本体1的连接,而当发生堵心时,岩芯推动取芯工具的内筒上行,下接头3受到岩芯向上的推力上移,螺纹结构5受到来自上接头3的剪切力而被剪断,螺纹结构5被剪断后,实现下接头3和本体1的分离,下接头3便可在本体1内移动,其中螺纹结构5的设置仅为其中一种优选方案,并非限制规定,也可采用其他结构实现下接头3与本体1相固定,且在下接头3受到外力时,下接头3与本体1分离,比如:在下接头3上设置卡扣,通过卡扣与本体1相固定,下接头3受到外力的作用下卡扣连接断开,也可实现下接头3与本体1的分离。
其中弹性套4抵接在本体1的端部外侧,弹性套4活动套设在变径部31上,弹性套4与变径部31紧密贴合,且弹性套4的内圈锥度与变径部31的锥度相匹配,本实施例中弹性套4的材质选用耐高温的橡胶材质。
其中变径部31的横截面的面积可逐渐变化,即变径部31的横截面的面积沿变径部31的轴向逐渐增大或逐渐减小,其中变径部31的横截面与变径部31的轴线相垂直;本实施例中变径部31呈圆台状,且变径部31的横截面的面积从第一连接部32向第二连接部33的方向逐渐增大,即第一连接部32与变径部31最小径长W1所在端部相连接,第二连接部33与变径部31的最大径长W2所在的一端相连接,且第二连接部33上端的径长K3大于变径部31的最大径长W2。
当正常取芯作业时,弹性套4位于变径部31的径长最小端,此时弹性套3与取芯工具的外筒之间的环空间隙正常,泵压处于正常稳定值;当取芯工具发生堵芯时,岩芯推动取芯工具的内筒上行,在岩芯的推力作用下,会剪断第一连接部32与本体1之间的螺纹结构5,使得下接头3可在本体1内上行,当变径部31逐渐伸至本体1内时,由于变径部31的面积逐渐变大,弹性套4受到挤压而变形,当弹性套4位于变径部31的最大径长处时,弹性套4变形程度最大,使得弹性套4与取芯工具的外筒之间的环空过流面积明显变小,进而导致泵压明显升高,从而可指示堵芯的发生。
而作为另外一种实施方式,变径部31的横截面的面积也可设置为从第一连接部32向第二连接部33的方向逐渐减小,当这样设置时,正常取芯作业时,弹性套4位于变径部31的径长最大端,此时弹性套4处于形变状态,而当取芯工具发生堵芯时,岩芯推动取芯工具的内筒上行,在岩芯的推力作用下,会剪断第一连接部32与本体1之间的螺纹结构5,变径部31在本体1内上行,变径部31的面积逐渐变小,弹性套4的形变逐渐减小,当弹性套4位于变径部31的最小径长处时,弹性套4的形变恢复程度最大,此时弹性体套4仍与变径部31紧密贴合,而弹性套4与取芯工具的外筒之间的环空过流面积明显变大,进而导致泵压明显降低,从而可指示堵芯的发生。
为了避免第一连接部32从本体1内脱出,在本体1的端部设置了限位环11,限位环11为环状结构,限位环11与本体1为一体成型结构设置,限位环11的内径K5小于第一连接部32的径长K4,通过这样设置可将第一连接部32限位于本体1内,同时限位环11的内径K5等于或大于变径部31的最大径长W2,其中下接头3在本体1内移动的最大距离为变径部31的长度L1与弹性套4的厚度L2和限位环11的厚度L3之和的差值。
本发明的具体工作原理为:将本发明取芯堵芯报警短节的的上接头2与取芯工具的分水悬挂总成相连接,下接头3与取芯工具的内筒相连接,同时通过螺纹结构5将第一连接部32固定在本体1内;然后将带有本发明的取芯工具下入至井底内,正常取芯作业时,变径部31与弹性套3接触的位置不变,此时弹性套3与取芯工具的外筒之间的环空间隙正常,泵压处于正常稳定值;而当取芯工具发生堵芯时,岩芯推动取芯工具的内筒上行,在岩芯的推力作用下,会剪断第一连接部32与本体1之间的螺纹结构5,使得下接头3可在本体1内上行,当变径部31逐渐伸至本体1内时,由于变径部31与弹性套4接触的径长逐渐变化,弹性套4发生形变,使得弹性套4与取芯工具的外筒之间的环空过流面积明显发生变化,进而导致泵压明显改变,从而可指示堵芯的发生,地面上的工作人员可及时采取相应措施,以避免造成更大的损失。
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)
1.一种取芯堵芯报警短节,其特征在于:包括带有中空腔体的本体(1)、上接头(2)及可在所述本体(1)内移动的下接头(3);所述上接头(2)与所述本体(1)相连接;所述下接头(3)的一端与所述本体(1)相固定,且当所述下接头(3)受到外力作用时,所述下接头(3)与所述本体(1)分离;所述下接头(3)包括变径部(31);所述变径部(31)的横截面的面积沿变径部(31)的轴向逐渐增大或逐渐减小;所述变径部(31)上活动套设有弹性套(4);所述弹性套(4)装设在本体(1)的端部。
2.根据权利要求1所述的一种取芯堵芯报警短节,其特征在于:所述下接头(3)的一端通过螺纹结构(5)与本体(1)相固定,且当所述下接头(3)受到外力时,所述螺纹结构(5)断开,实现下接头(3)与本体(1)的分离;或所述上接头(3)的一端设有用于与本体(1)相卡接的卡扣。
3.根据权利要求1所述的一种取芯堵芯报警短节,其特征在于:所述下接头(3)还包括第一连接部(32)和第二连接部(33);所述第一连接部(32)、变径部(31)及第二连接部(33)依次连接;所述第一连接部(32)位于所述本体(1)内且与所述本体(1)相连接。
4.根据权利要求3所述的一种取芯堵芯报警短节,其特征在于:所述变径部(31)的横截面的面积沿第一连接部(32)向第二连接部(33)的方向逐渐增大。
5.根据权利要求3所述的一种取芯堵芯报警短节,其特征在于:所述变径部(31)的横截面的面积沿第一连接部(32)向第二连接部(33)的方向逐渐增小。
6.根据权利要求4或5所述的一种取芯堵芯报警短节,其特征在于:所述弹性套(4)的内圈锥度与所述变径部(31)的锥度相匹配。
7.根据权利要求3所述的一种取芯堵芯报警短节,其特征在于:所述本体(1)的端部设有用于限制所述第一连接部(32)脱出的限位环(11);所述第一连接柱(32)均呈圆柱结构,所述限位环(11)的内径小于所述第一连接部(32)的径长,且大于或等于变径部(31)的最大径长。
8.根据权利要求2所述的一种取芯堵芯报警短节,其特征在于:所述螺纹结构(5)为定位螺钉;所述下接头(3)的侧壁和本体(1)的侧壁分别设有供所述螺纹结构(5)穿过的第一连接孔(321)和第二连接孔(12)。
9.根据权利要求1所述的一种取芯堵芯报警短节,其特征在于:所述本体(1)与所述上接头(2)可拆卸连接。
10.根据权利要求1所述的一种取芯堵芯报警短节,其特征在于:所述弹性套(4)的材质为橡胶。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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