CN220705672U - 一种取芯装置的液力差动机构及液力差动保压取芯器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种取芯装置的液力差动机构及液力差动保压取芯器，包括差动轴、差动筒、球座和憋压钢球，差动轴和差动筒下端均有多个通孔，差动筒套在差动轴外并可沿差动轴轴向移动一定距离，差动筒上端内壁与差动轴外圆面之间设有密封圈；球座固定装于差动轴下端，球座与差动筒滑动配合，球座与差动筒之间设有密封圈；憋压钢球可经差动轴内部落入球座中继而堵住球座的流道孔。本申请的液力差动机构通过投球憋压方式来实现内外管的相对运动，进而实现保压阀盖的闭合，结构简单，占用体积小，能适用于钻杆内径较小的钻杆；并且本申请的球座出口采用圆弧结构可降低运行过程中对球座的冲蚀，利于提高保压取芯的可靠性和成功率。

Description

一种取芯装置的液力差动机构及液力差动保压取芯器

技术领域

本实用新型涉及取芯装置技术领域，尤其涉及一种取芯装置的液力差动机构及液力差动保压取芯器。

背景技术

传统钻探取芯由于不能完全封闭保压，保压能力受限，所取出的岩芯所包含的孔隙度、渗透率、饱和度都将失真，不能完全科学获取原位岩芯成分信息和赋存状态信息，对油气资源评估的准确性造成较大影响。为准确实现油气储量的精准评估，需要使用保真(保压、保温、保质、保光、保湿)取芯技术。

其中，保压取芯技术通过将岩芯压力维持在原位压力，保证岩芯内部油气组分在取芯钻具上提过程中不排出，进而保证油气储量评估的精准。目前现有的保压取芯装置，其保压原理主要是通过球阀或翻板阀的关闭，形成一个密封腔，以维持岩心样品的原位压力。而阀门的关闭常通过地面远程机械式控制取芯装置内外管之间的相对运动来实现。

在陆上深层油气勘探中，由于通用石油钻杆内径较小，通过机械作用实现取芯装置内外管之间的相对运动实现控制阀门存在一定困难。

实用新型内容

本申请为了解决上述技术问题提供一种取芯装置的液力差动机构及液力差动保压取芯器。

本申请通过下述技术方案实现：

本申请提供的一种取芯装置的液力差动机构，包括差动轴、差动筒、球座和憋压钢球，差动轴为中空结构，差动轴下端侧壁开有多个第一通孔，第一通孔连通差动轴与差动筒之间的环空；差动筒套在差动轴外并可沿差动轴轴向移动一定距离，差动筒上端内壁与差动轴外圆面之间设有密封圈，该密封圈位于第一通孔的上方，在差动筒下端侧壁开有多个第二通孔；球座固定装于差动轴下端并位于差动筒内，球座位于所述第一通孔下方，球座与差动筒滑动配合，球座的外圆面与差动筒内壁之间设有密封圈；憋压钢球与球座中央的流道孔适配，憋压钢球可经差动轴内部落入球座中继而堵住球座的流道孔。

可选的，差动机构还包括悬挂环和连接管，悬挂环与连接管上端连接，连接管下端与差动轴上端连接，憋压钢球可从悬挂环内投入连接管内，再经差动轴落入球座。

特别的，第一通孔为从内到外向上倾斜的斜孔。

特别的，第一通孔、第二通孔均沿圆周方向均匀布置。

可选的，球座的流道孔的出口处采用圆弧结构。由于深部环境压力高，钻井液流速大，出口采用圆弧结构可降低运行过程中对球座的冲蚀，利于延长寿命短，提高可靠性。

可选的，差动筒上端内壁有内台阶，差动轴下端外部有与内台阶适配的外台阶，第一通孔位于外台阶下方；初始状态下，差动筒的内台阶从上往下抵持在差动轴的外台阶上。

可选的，所述差动筒包括第一差动筒、第二差动筒和连接筒，第一差动筒与第二差动筒上端螺纹连接，连接筒与第二差动筒下端螺纹连接，内台阶位于第一差动筒的内壁；

第一差动筒与差动轴滑动配合，差动轴的外圆面与第一差动筒内壁之间设有装有密封圈。

可选的，所述连接筒包括轴向延伸部和端部，端部与轴向延伸部下端连接，轴向延伸部与第二差动筒螺纹连接，端部中央设有第一连接部，端部上设有底部流道孔。

本申请提供的液力差动保压取芯器，包括外管、内管、保压阀和上述差动机构，保压阀包括阀座和阀盖，差动筒下端与内管连接。

特别的，所述内管上端有与第一连接部，第一连接部与差动筒下端的第二连接部适配；第二连接部与第一连接部中，其中一者为凸起部，另一者为凹部，二者卡紧固定或者螺纹连接固定。

与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：

1，本申请的液力差动机构通过投球憋压方式来实现内外管的相对运动，进而实现保压阀盖的闭合，结构简单，占用体积小，能适用于钻杆内径较小的钻杆；

2，由于深部环境压力高，钻井液流速大，本申请球座出口采用圆弧结构可降低运行过程中对球座的冲蚀，利于提高保压取芯的可靠性和成功率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请实施方式的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施方式的限定。

图1是实施例中投球憋压前取芯装置的差动机构的结构示意图；

图2是实施例中投球憋压后取芯装置的差动机构的结构示意图；

图3是实施例中差动轴的结构示意图；

图4是实施例中差动筒的结构示意图；

图5是实施例中保压取芯器下部的结构示意图；

图6是实施例中保压阀开启时保压取芯器下端的结构示意图；

图7是实施例中保压阀闭合时保压取芯器下端的结构示意图；

图中箭头为钻井液流向。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1、图2所示，本实施例公开的取芯装置的差动机构，包括悬挂环1、连接管2、差动轴3、差动筒4、球座5和憋压钢球6。

悬挂环1与连接管2上端连接，连接管2下端与差动轴3上端连接，球座5固定装于差动轴3下端，球座5中央有流道孔，憋压钢球6与流道孔适配用于堵住球座5的流道孔。

如图3、图4所示，差动轴3为中空结构，憋压钢球6可经从悬挂环1内投入连接管2内，再差动轴3内部落入球座5内，继而堵住球座5的流道孔。差动轴3下端侧壁开有多个第一通孔31，第一通孔31位于球座5上方，在差动筒4下端侧壁开有多个第二通孔40。可选的，第一通孔31、第二通孔40均沿圆周方向均匀布置。

差动筒4套在差动轴3外并可沿差动轴3轴向移动一定距离，差动筒4上端内壁与差动轴3外圆面之间设有密封圈(图中未示出)，该密封圈位于第一通孔31的上方。球座5位于差动筒4内并与差动筒4滑动配合，球座5的外圆面与差动筒4内壁之间装有密封圈(图中未示出)。可选的，在球座5的外圆面开环形槽安装密封圈。

在一种可能的设计中，第一通孔31为从内到外向上倾斜的斜孔。

在一种可能的设计中，差动筒4上端内壁有内台阶46，差动轴3下端外部有与内台阶46适配的外台阶32，第一通孔31位于外台阶32下方。初始状态下，差动筒4的内台阶46从上往下抵持在差动轴3的外台阶32上。

在一种可能的设计中，球座5的流道孔的出口处采用圆弧结构51，可改善钻井液在差动机构内部的流动状态，降低差动机构内部冲蚀。

在一种可能的设计中，如图4所示，差动筒4包括第一差动筒41、第二差动筒42和连接筒43，第一差动筒41与第二差动筒42上端螺纹连接，连接筒43与第二差动筒42下端螺纹连接，内台阶46位于第一差动筒41的内壁。

第一差动筒41与差动轴3滑动配合，差动轴3的外圆面与第一差动筒41内壁之间设有装有密封圈(图中未示出)。可选的，在第一差动筒41的内壁开环形槽安装密封圈。

在一种可能的设计中，连接筒43包括轴向延伸部和端部，端部与轴向延伸部下端连接，轴向延伸部与第二差动筒42螺纹连接，端部中央设有第一连接部44，端部上设有底部流道孔45。

在一种可能的设计中，连接管2与差动轴3螺纹连接，悬挂环1与连接管2螺纹连接。

如图5所示，本实施例公开的液力差动保压取芯器，包括外管7、内管8、保压阀和上述差动机构，内管8位于外管7内并可相对于外管7轴向移动，保压阀装于外管7下端，差动筒4下端与内管8连接。

其中，保压阀包括阀座91和阀盖92，内管8可从阀座91中通过，这是本领域的常规技术，此处不再赘述。

在一种可能的设计中，内管8上端有与第一连接部44适配的第二连接部81；第二连接部81与第一连接部44中，其中一者为凸起部，另一者为凹部，二者卡紧固定或者螺纹连接固定。

保真取芯装置的工作原理：

在初始状态下，内管8位于阀座91中，由于内管8的限制，阀盖92保持开启；钻井液正常流过差动机构，并沿差动机构的底部流道孔45流出，如图1、图5、图6所示；

岩芯进筒后，将一个憋压钢球6投入井中，憋压钢球6阻塞球座5的流道孔，钻井液流动方向改变，具体为：钻井液从第一通孔31流向差动筒4套与差动轴3的环空内，再从差动筒4下端的第二通孔40流出，如图2所示；

此过程中，差动筒4在水压的作用下沿差动轴3向上抬升，带动内管8相对于外管7向上运动，阀盖92限位解除，阀盖92自动与阀座闭合，如图7所示。

本申请的液力差动机构通过投球憋压方式来实现内外管的相对运动，进而实现保压阀盖的闭合，结构简单，占用体积小，能适用于钻杆内径较小的钻杆；并且本申请的球座出口采用圆弧结构可降低运行过程中对球座的冲蚀，利于提高保压取芯的可靠性和成功率。

以上的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种取芯装置的液力差动机构，其特征在于：包括：

差动轴(3)，为中空结构，差动轴(3)下端侧壁开有多个第一通孔(31)，第一通孔(31)连通差动轴(3)与差动筒(4)之间的环空；

差动筒(4)，套在差动轴(3)外并可沿差动轴(3)轴向移动一定距离，差动筒(4)上端内壁与差动轴(3)外圆面之间设有密封圈，该密封圈位于第一通孔(31)的上方，在差动筒(4)下端侧壁开有多个第二通孔(40)；

球座(5)，固定装于差动轴(3)下端，球座(5)位于所述第一通孔(31)下方，球座(5)位于差动筒(4)内并与差动筒(4)滑动配合，球座(5)的外圆面与差动筒(4)内壁之间设有密封圈；

憋压钢球(6)，与球座(5)中央的流道孔适配，憋压钢球(6)可经差动轴(3)内部落入球座(5)中继而堵住球座(5)的流道孔。

2.根据权利要求1所述的一种取芯装置的液力差动机构，其特征在于：还包括悬挂环(1)和连接管(2)，悬挂环(1)与连接管(2)上端连接，连接管(2)下端与差动轴(3)上端连接，憋压钢球(6)可从悬挂环(1)内投入连接管(2)内，再经差动轴(3)落入球座(5)。

3.根据权利要求1所述的一种取芯装置的液力差动机构，其特征在于：第一通孔(31)为从内到外向上倾斜的斜孔。

4.根据权利要求1或3所述的一种取芯装置的液力差动机构，其特征在于：第一通孔(31)、第二通孔(40)均沿圆周方向均匀布置。

5.根据权利要求1所述的一种取芯装置的液力差动机构，其特征在于：球座(5)的流道孔的出口处采用圆弧结构(51)。

6.根据权利要求1所述的一种取芯装置的液力差动机构，其特征在于：差动筒(4)上端内壁有内台阶(46)，差动轴(3)下端外部有与内台阶(46)适配的外台阶(32)，第一通孔(31)位于外台阶(32)下方；

初始状态下，差动筒(4)的内台阶(46)从上往下抵持在差动轴(3)的外台阶(32)上。

7.根据权利要求6所述的一种取芯装置的液力差动机构，其特征在于：所述差动筒(4)包括第一差动筒(41)、第二差动筒(42)和连接筒(43)，第一差动筒(41)与第二差动筒(42)上端螺纹连接，连接筒(43)与第二差动筒(42)下端螺纹连接，内台阶(46)位于第一差动筒(41)的内壁；

第一差动筒(41)与差动轴(3)滑动配合，差动轴(3)的外圆面与第一差动筒(41)内壁之间设有装有密封圈。

8.根据权利要求7所述的一种取芯装置的液力差动机构，其特征在于：所述连接筒(43)包括轴向延伸部和端部，端部与轴向延伸部下端连接，轴向延伸部与第二差动筒(42)螺纹连接，端部中央设有第一连接部(44)，端部上设有底部流道孔(45)。

9.液力差动保压取芯器，包括外管(7)、内管(8)和保压阀，保压阀包括阀座(91)和阀盖(92)，其特征在于：还包括如权利要求1-8中任一项所述的取芯装置的差动机构，差动筒(4)下端与内管(8)连接。

10.根据权利要求9所述的液力差动保压取芯器，其特征在于：所述内管(8)上端有与第一连接部(44)，第一连接部(44)与差动筒(4)下端的第二连接部(81)适配；

第二连接部(81)与第一连接部(44)中，其中一者为凸起部，另一者为凹部，二者卡紧固定或者螺纹连接固定。