CN207920566U - 一种取芯保压短接 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种取芯保压短接，属取芯保压工具技术领域。该短接包括外筒、中间筒、内筒和活塞，外筒内通过剪切销钉安装有中间筒，中间筒内活动安装有内筒；内筒内滑动安装有活塞。该取芯保压短接结构简单，实用性好，解决了传统保压取芯装置结构复杂，以及现有保压取芯装置采用球阀或是翻盖的方式密封，虽然密封方式效果良好但其结构较复杂，并且存有在取芯过程不能对岩心进行切割的问题；该取芯保压短接可跟随钻头到达任意位置，不局限于垂直井，特别适用于取芯保压作业使用。

Description

一种取芯保压短接

技术领域

本实用新型涉及一种取芯保压短接，属取芯保压工具技术领域。

背景技术

随着人类对油气资源的开发逐渐转向深海，但由于深海有上千米的水深很难直接测量深水地层下的石油存储量，同时深海地层下的压力极大，在取芯时需要对其进行保压防止岩心因周围压力的变化而改变其内部结构，这对于地层深处岩石力学性能的研究也具有重大意义。

目前，传统的保压取芯装置结构复杂，且保压取芯装置中对于取芯筒的密封，一般是采用球阀或是翻盖的方式密封，虽然密封方式效果良好但其结构较复杂，并且存有在取芯过程不能对岩心进行切割的不足。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种结构简单，实用性好，能够主动切割岩心，并且能长时间保压密封，从而保证岩心的内部结构以准确反映地层储存量的取芯保压短接。

本实用新型的技术方案是：

一种取芯保压短接，包括外筒、中间筒、内筒和活塞，其特征在于：外筒内通过剪切销钉安装有中间筒，中间筒内活动安装有内筒；所述的中间筒上设置有阶梯孔，阶梯孔的下端口内螺纹安装有支撑块，支撑块上方的中间筒阶梯孔内螺纹安装有中间块，中间块与支撑块之间设置有切割块，中间块上方的中间筒内螺纹安装有内筒座，内筒座的顶部和内壁上分别通过滚珠环槽活动安装有内筒座滚珠，内筒座通过内筒座滚珠与内筒滑动接触连接，内筒的下端口上对称状径向设置有打压孔，打压孔的上方通过上滑动推块安装有上胶筒，打压孔的下方通过下滑动推块安装有下胶筒，上胶筒顶部的内筒上螺纹安装有固定块，固定块与上胶筒接触连接，固定块上方的内筒内滑动安装有活塞。

所述的剪切销钉下方的外筒内壁上螺纹安装有传动块，传动块对应的中间筒上设置有滑槽，传动块通过滑槽与中间筒滑动接触连接。

所述的支撑块为环状体，支撑块的中心孔内螺纹安装有挡环，挡环外侧的支撑块端面上对称设置有支撑块安装槽。

所述的切割块为锥形体，切割块的一端设置有切割齿，切割块的另一端设置有凹口，切割块的底部设置有切割块安装槽，支撑块与切割块之间通过支撑块安装槽和切割块安装槽的配合安装有下推动弹簧。

所述的内筒座和中间块上分别设置有相互连通的高压流道孔。

所述的内筒圆周上间隔设置有内筒滚珠，内筒通过内筒滚珠与中间筒滑动接触连接，内筒滚珠之间的内筒圆周上间隔设置有通气孔。

所述的上滑动推块和下滑动推块之间相互滑动嵌合连接，上滑动推块、下滑动推块和与上滑动推块、下滑动推块对应的内筒内别上分别设置有棘齿，上滑动推块和下滑动推块与内筒之间通过棘齿的配合滑动连接。

所述的中间筒由中间筒本体和分割板构成，中间筒本体的圆周上对称状固装有分割板，分割板顶部之间的中间筒本体端面上对称设置有卡槽，卡槽内通过定位盖活动安装有阻隔板。

所述的定位盖呈环状，定位盖的圆周上设置有外螺纹，定位盖的下表面和阻隔板的上表面对应状设置有装配槽，装配槽内装有上推动弹簧。

所述的阻隔板和中间筒本体上设置有相互连通的上打压孔，上打压孔下方的阻隔板上设置有下打压孔，下打压孔与切割块呈对应状设置。

所述的外筒上端设置有上储气室，上储气室的外侧设置有上进气阀，上储气室的内侧设置有上气室连通孔，上气室连通孔与上打压孔间歇连通。

所述的外筒下端设置有下储气室，下储气室的外侧设置有下进气阀，下储气室的内侧设置有下气室连通孔，下气室连通孔与下打压孔间歇连通。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型的内筒周围设有内筒滚珠，工作时内筒不随钻柱转动可避免因扭转而对岩芯产生损伤；

2、本实用新型的切割、密封与保压在完成取芯后可被触发并主动运行；

3、本实用新型可跟随钻头到达任意位置，不局限于垂直井，适用于大多数类型取芯保压的作业。

附图说明

图1为本实用新型的俯视结构示意图；

图2为图1中的A—A向的截面结构示意图；

图3为图1中的B—B向的截面结构示意图；

图4为图3中的A处放大结构示意图；

图5为图1中的C—C向的截面结构示意图；

图6为图5中的A处放大结构示意图；

图7为本实用新型的切割块的结构示意图；

图8为本实用新型的中间筒的结构示意图；

图9为本实用新型的内筒座的截面结构示意图。

图中：1、外筒，2、中间筒，3、内筒，4、活塞，5、剪切销钉，6、支撑块，7、挡环，8、中间块，9、切割块，10、传动块，11、滑槽，12、切割齿，13、凹口，14、切割块安装槽，15、下推动弹簧，16、内筒座，17、内筒座滚珠， 18、高压流道孔，19、打压孔，20、上滑动推块，21、上胶筒，22、下滑动推块，23、下胶筒，24、固定块，25、内筒滚珠，26、通气孔，27、中间筒本体，28、分割板，29、阻隔板，30、定位盖，31、上推动弹簧，32、环空流道，33、上打压孔，34、下打压孔，35、上储气室，36、上进气阀，37、上气室连通孔，38、下储气室，39、下进气阀，40、下气室连通孔，41、滚珠环槽。

具体实施方式

该取芯保压短接包括外筒1、中间筒2、内筒3和活塞4，外筒1内通过剪切销钉5安装有中间筒2，剪切销钉5下方的外筒1内壁上螺纹安装有传动块10，传动块10对应的中间筒2上设置有滑槽11，传动块10通过滑槽11与中间筒2滑动接触连接。滑槽11可对传动块10起一个轴向限位作用，以限制传动块10的轴向行程，进而限制中间筒2的轴向行程。

中间筒2内活动安装有内筒3. 中间筒2上设置有阶梯孔，阶梯孔的下端口内螺纹安装有支撑块6，支撑块6为环状体，支撑块6的中心孔内螺纹安装有挡环7，挡环7外侧的支撑块6端面上对称设置有支撑块安装槽。

支撑块6上方的中间筒2阶梯孔内螺纹安装有环状的中间块8，中间块8与支撑块6之间设置有切割块9，切割块9为锥形体，切割块9的一端设置有切割齿12，切割块9的另一端设置有凹口13，切割块9的底部设置有切割块安装槽14，支撑块6与切割块9之间通过支撑块安装槽和切割块安装槽14的配合安装有下推动弹簧15。工作过程中，切割块9在外力作用下可沿安装槽向内滑动。

中间块8上方的中间筒2内螺纹安装有内筒座16，内筒座16和中间块8上分别设置有相互连通的高压流道孔18。内筒座16的顶部和内壁分别通过滚珠环槽41活动安装有内筒座滚珠17，内筒座16通过内筒座滚珠17与内筒3滑动接触连接，内筒3圆周上间隔设置有内筒滚珠25，内筒3通过内筒滚珠25与中间筒2滑动接触连接，内筒滚珠25之间的内筒3圆周上间隔设置有通气孔26。

内筒3的下端口上对称状径向设置有打压孔19，打压孔19与高压流道孔18连通；打压孔19的上方通过上滑动推块20安装有上胶筒21，打压孔19的下方通过下滑动推块22安装有下胶筒23，上胶筒21顶部的内筒3上螺纹安装有环状的固定块24，固定块24与上胶筒21接触连接，上滑动推块20和下滑动推块22之间相互滑动嵌合连接，上滑动推块20、下滑动推块22和与上滑动推块20、下滑动推块22对应的内筒3内别上分别设置有棘齿，上滑动推块20和下滑动推块22与内筒3之间通过棘齿的配合滑动连接，工作过程中，上滑动推块20和下滑动推块22在外力作用下可分别向上、下运动，但不能复位，由此将上滑动推块20和下滑动推块22锁定。固定块24上方的内筒3内滑动安装有活塞4。

该取芯保压短接的中间筒2由中间筒本体27和分割板28构成，中间筒本体27的圆周上对称状固装有分割板28，分割板28顶部之间的中间筒本体27端面上对称设置有扇形的卡槽，卡槽内通过定位盖30活动安装有扇形的阻隔板29。

定位盖30呈环状，定位盖30的圆周上设置有外螺纹，用于与分割板28的连接，定位盖30的下表面和阻隔板29的上表面对应状设置有装配槽，装配槽内装有上推动弹簧31。中间筒2在外筒1内完成装配后，分割板28之间的间隙配合外筒1的内壁可形成用于钻进液通过的环空流道32，正常状态下，阻隔板29在上推动弹簧31的作用下呈向内收缩状态，从而保证环空流道的畅通，在外力作用下阻隔板29向外延展，从而对环空流道32的上端口形成封堵。

阻隔板29和中间筒本体27上设置有相互连通的上打压孔33，上打压孔33下方的阻隔板29上设置有下打压孔34，下打压孔34与切割块9呈对应状设置。

该取芯保压短接的外筒1上端设置有上储气室35，上储气室35的外侧设置有上进气阀36，上储气室35的内侧设置有上气室连通孔37，上气室连通孔37与上打压孔33间歇连通。

外筒1下端设置有下储气室38，下储气室38的外侧设置有下进气阀39，下储气室38的内侧设置有下气室连通孔40，下气室连通孔40与下打压孔34间歇连通。

该取芯保压短接的外筒1两端的端口内壁上分别设置有内螺纹，用于与钻柱和取芯钻头的连接，并跟随钻头下放到指定位置开始开钻取岩芯，钻井液经环空流道32作用至钻头上，钻取岩芯过程中，通过切割块9可对岩心进行切割和保压，具体为：

首先在外筒1上的上储气室35和下储气室38内预存高压气体；上储气室35的高压气体用于为内筒3提供压力以实现对岩芯保压，下储气室38的高压气体用于为切割块9和胶筒提供推力。工作过程中，钻柱通过外筒1带动取芯钻头转动，外筒1通过传动块10带动中间筒2转动，岩芯慢慢进入内筒3内，由于内筒3圆周上间隔设置有内筒滚珠25，内筒3通过内筒滚珠25与中间筒2滑动接触连接，随着岩芯进入内筒3内，在岩芯的阻力作用下，内筒3相对于中间筒2呈静止状态，即，内筒3不随中间筒2转动，由此可防止在取芯过程中岩芯被扭断；随着岩芯不断进入内筒3内，岩芯逐步推动活塞4上行，直至活塞4由定位盖30的中心孔内伸出；活塞4由定位盖30的中心孔伸出的过程中，挤压阻隔板29，迫使其沿装配槽向外延展，从而对环空流道32的上端口形成封堵。

阻隔板29对环空流道32的上端口形成封堵后，即表明钻井液的流道被截断，此时，钻井液在定位盖30上方形成憋压；当压力达到一定值后中间筒2与外筒1之间的剪切销钉5被切断，中间筒2、内筒3整体通过滑槽11下行。

当滑槽11的上止点与传动块10接触时，中间筒2、内筒3整体下行停止，此时，上气室连通孔37与上打压孔33吻合连通，下气室连通孔40与下打压孔34吻合连通。

上气室连通孔37与上打压孔33吻合连通后，上储气室35内的高压气体经上气室连通孔37、上打压孔33进入至中间筒2与内筒3之间的间隙，然后通过通气孔26进入至内筒3内，从而实现为内筒3提供压力以实现切割完成岩芯后的保压目的。

气室连通孔40与下打压孔34吻合连通后，下储气室38内的高压气体经下气室连通孔40、下打压孔34作用至切割块9的凹口13上，由此推动切割块9，相向前行（收缩），由此使切割块9的切割齿12与岩芯进一步充分接触，这一过程中，切割块9对中间块8的高压流道孔18下端口的封堵状态解除，中间块8的高压流道孔18下端口呈敞开状态，经下气室连通孔40、下打压孔34进入的高压气体通过中间块8的高压流道孔18下端口进入，然后经内筒座16的高压流道孔18进入至内筒3的打压孔19内。

进入至打压孔19内的高压气体推动打压孔19上方的上滑动推块20上行从而压缩上胶筒21使其产生形变，由此抱紧打压孔19上方的岩心并实现密封，同时，进入至打压孔19内的高压气体推动打压孔19下方的下滑动推块22下行从而压缩下胶筒23使其产生形变，由此抱紧打压孔19下方的岩心并实现密封。

由于上滑动推块20、下滑动推块22和与上滑动推块20、下滑动推块22对应的内筒3内别上分别设置有棘齿，上滑动推块20和下滑动推块22与内筒3之间通过棘齿的配合滑动连接，上滑动推块20上行压缩上胶筒21使其产生形变后，以及下滑动推块22下行压缩下胶筒23使其产生形变后，在棘齿的作用下上滑动推块20和下滑动推块22分别形成自锁，由此保持上胶筒21和下胶筒23的压缩状态。

与此同时，切割块9随中间筒2转动的过程中，逐步将进入该短接内的岩心切断，起钻后即可将岩心取出。该取芯保压短接结构简单，实用性好，解决了传统保压取芯装置结构复杂，以及现有保压取芯装置采用球阀或是翻盖的方式密封，虽然密封方式效果良好但其结构较复杂，并且存有在取芯过程不能对岩心进行切割的问题；该取芯保压短接可跟随钻头到达任意位置，不局限于垂直井，特别适用于取芯保压作业使用。

Claims (10)

1.一种取芯保压短接，包括外筒（1）、中间筒（2）、内筒（3）和活塞（4），其特征在于：外筒（1）内通过剪切销钉（5）安装有中间筒（2），中间筒（2）内活动安装有内筒（3）；所述的中间筒（2）上设置有阶梯孔，阶梯孔的下端口内螺纹安装有支撑块（6），支撑块（6）上方的中间筒（2）阶梯孔内螺纹安装有中间块（8），中间块（8）与支撑块（6）之间设置有切割块（9），中间块（8）上方的中间筒（2）内螺纹安装有内筒座（16），内筒座（16）的顶部和内壁上分别通过滚珠环槽（41）活动安装有内筒座滚珠（17），内筒座（16）通过内筒座滚珠（17）与内筒（3）滑动接触连接，内筒（3）的下端口上对称状径向设置有打压孔（19），打压孔（19）的上方通过上滑动推块（20）安装有上胶筒（21），打压孔（19）的下方通过下滑动推块（22）安装有下胶筒（23），上胶筒（21），顶部的内筒（3）上螺纹安装有固定块（24），固定块（24）与上胶筒（21）接触连接，固定块（24）上方的内筒（3）内滑动安装有活塞（4）。

2.根据权利要求1所述的一种取芯保压短接，其特征在于：所述的剪切销钉（5）下方的外筒（1）内壁上螺纹安装有传动块（10），传动块（10）对应的中间筒（2）上设置有滑槽（11），传动块（10）通过滑槽（11）与中间筒（2）滑动接触连接。

3.根据权利要求1所述的一种取芯保压短接，其特征在于：所述的支撑块（6）为环状体，支撑块（6）的中心孔内螺纹安装有挡环（7），挡环（7）外侧的支撑块（6）端面上对称设置有支撑块安装槽；所述的切割块（9）为锥形体，切割块（9）的一端设置有切割齿（12），切割块（9）的另一端设置有凹口（13），切割块（9）的底部设置有切割块安装槽（14），支撑块（6）与切割块（9）之间通过支撑块安装槽和切割块安装槽（14）的配合安装有下推动弹簧（15）。

4.根据权利要求1所述的一种取芯保压短接，其特征在于：所述的内筒座（16）和中间块（8）上分别设置有相互连通的高压流道孔（18）；所述的内筒（3）圆周上间隔设置有内筒滚珠（25），内筒（3）通过内筒滚珠（25）与中间筒（2）滑动接触连接，内筒滚珠（25）之间的内筒（3）圆周上间隔设置有通气孔（26）。

5.根据权利要求1所述的一种取芯保压短接，其特征在于：所述的上滑动推块（20）和下滑动推块（22）之间相互滑动嵌合连接，上滑动推块（20）、下滑动推块（22）和与上滑动推块（20）、下滑动推块（22）对应的内筒（3）内壁上分别设置有棘齿，上滑动推块（20）和下滑动推块（22）与内筒（3）之间通过棘齿的配合滑动连接。

6.根据权利要求2所述的一种取芯保压短接，其特征在于：所述的中间筒（2）由中间筒本体（27）和分割板（28）构成，中间筒本体（27）的圆周上对称状固装有分割板（28），分割板（28）顶部之间的中间筒本体（27）端面上对称设置有卡槽，卡槽内通过定位盖（30）活动安装有阻隔板（29）。

7.根据权利要求6所述的一种取芯保压短接，其特征在于：所述的定位盖（30）呈环状，定位盖（30）的圆周上设置有外螺纹，定位盖（30）的下表面和阻隔板（29）的上表面对应状设置有装配槽，装配槽内装有上推动弹簧（31）。

8.根据权利要求7所述的一种取芯保压短接，其特征在于：所述的阻隔板（29）和中间筒本体（27）上设置有相互连通的上打压孔（33），上打压孔（33）下方的阻隔板（29）上设置有下打压孔（34），下打压孔（34）与切割块（9）呈对应状设置。

9.根据权利要求1所述的一种取芯保压短接，其特征在于：所述的外筒（1）上端设置有上储气室（35），上储气室（35）的外侧设置有上进气阀（36），上储气室（35）的内侧设置有上气室连通孔（37），上气室连通孔（37）与上打压孔（33）间歇连通。

10.根据权利要求1所述的一种取芯保压短接，其特征在于：所述的外筒（1）下端设置有下储气室（38），下储气室（38）的外侧设置有下进气阀（39），下储气室（38）的内侧设置有下气室连通孔（40），下气室连通孔（40）与下打压孔（34）间歇连通。