RU2425952C1 - Device for obtaining core from hydrate-containing rocks - Google Patents

Device for obtaining core from hydrate-containing rocks Download PDF

Info

Publication number
RU2425952C1
RU2425952C1 RU2010109725/03A RU2010109725A RU2425952C1 RU 2425952 C1 RU2425952 C1 RU 2425952C1 RU 2010109725/03 A RU2010109725/03 A RU 2010109725/03A RU 2010109725 A RU2010109725 A RU 2010109725A RU 2425952 C1 RU2425952 C1 RU 2425952C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
core
coupling adapter
cooling system
connecting adapter
adapter
Prior art date
Application number
RU2010109725/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Константинович Чистяков (RU)
Валерий Константинович Чистяков
Николай Александрович Вишневский (RU)
Николай Александрович Вишневский
Никита Анатольевич Мальцев (RU)
Никита Анатольевич Мальцев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)"
Priority to RU2010109725/03A priority Critical patent/RU2425952C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2425952C1 publication Critical patent/RU2425952C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil and gas industry. ^ SUBSTANCE: device includes double core equipment including rock destruction tool, external core barrel, coupling adapter, non-rotating internal pipe with suspension and fixation assembly and with cooling system containing compartment with liquefied gas bottle and throttle; upper coupling adapter, lower coupling adapter in which circulation channels and non-return valve, detachable core barrel with core-retaining device is located. Cooling system is equipped with compartment of gas ejector the nozzle of which is fixed in upper coupling adapter, and diffuser is fixed in lower coupling adapter in which an outlet channel is also provided. ^ EFFECT: higher sampling quality of core samples and preservation of their natural composition, structure and properties. ^ 1 dwg

Description

Изобретение относится к техническим средствам отбора керновых проб из скважин при поисках и разведке месторождений природных газогидратов.The invention relates to technical means for core sampling from wells in the search and exploration of natural gas hydrate deposits.

Известен керногазоотборный снаряд конструкции «ДонбассНИЛ» (Справочник по бурению скважин на уголь / Г.П.Новиков, О.К.Белкин, Л.К.Клюев и др. - М.: Недра, 1988. - стр. 184-189), предназначенный для перебуревания угольных пластов разного строения и различной степени метаморфизма. Керногазоотборный снаряд состоит из переходника, наружной колонковой трубы, невращающейся внутренней трубы с узлом подвески, упорного подшипника, пакета тарельчатых пружин, шарового клапана, керноприемной кассеты, породоразрушающего инструмента. Снаряд может работать в разных режимах - без вращения и с вращением внутренней трубы за счет включения в конструкцию пружинно-фрикционного механизма.Known core-gas sampling shell of the design "DonbassNIL" (Reference for drilling wells for coal / G.P. Novikov, O.K. Belkin, L.K. Klyuev and others - M .: Nedra, 1988. - pp. 184-189) designed for overburdening coal seams of different structures and varying degrees of metamorphism. The core gas sampling shell consists of an adapter, an outer core pipe, a non-rotating inner pipe with a suspension unit, a thrust bearing, a disk spring package, a ball valve, a core receiving cassette, and a rock cutting tool. The projectile can work in different modes - without rotation and with the rotation of the inner pipe due to the inclusion of a spring-friction mechanism in the design.

Недостатком данного устройства является недостаточная герметичность невращающейся внутренней керноприемной трубы, что не позволяет сохранить стабильные термобарические условия.The disadvantage of this device is the lack of tightness of the non-rotating inner core-receiving pipe, which does not allow to maintain stable thermobaric conditions.

Известен съемный керногазонаборник СГН-48 (КГНС), применяемый в составе комплекса КССК-76 (Справочник по бурению геологоразведочных скважин / Глав. редактор издания проф. Е.А.Козловский. - СПб.: ООО «Недра», 2000. - Стр.374-386). Снаряд предназначен для отбора газа из угольных пластов, включает породоразрушающий инструмент, расширитель-стабилизатор, наружную колонковую трубу, соединительный переходник, невращающуюся внутреннюю трубу с узлом подвески и фиксации, керноприемником с керноудерживающим устройством.Known removable core gas sampler SGN-48 (KGNS), used as part of the KSSK-76 complex (Handbook for drilling exploration wells / Editor-in-chief of the publication, Prof. EA Kozlovsky. - SPb .: Nedra LLC, 2000. - Pages. 374-386). The projectile is designed to take gas from coal seams, includes a rock cutting tool, a stabilizer expander, an outer core pipe, a connecting adapter, a non-rotating inner pipe with a suspension and fixation unit, a core receiver with a core holding device.

Недостатком данного устройства является невозможность сохранения естественных термобарических условий газогидратных включений при подъеме керна из-за недостаточной герметизации керноприемника.The disadvantage of this device is the inability to preserve the natural thermobaric conditions of gas hydrate inclusions when lifting the core due to insufficient sealing of the core receiver.

Известен «Способ получения керна из гидратосодержащих пород и устройство для его осуществления» (патент RU №2369719, опубл. 10.10.2009), принятый за прототип. Устройство для получения керна из гидратосодержащих пород содержит двойной колонковый снаряд, который включает породоразрушающий инструмент, расширитель-стабилизатор, наружную колонковую трубу, соединительный переходник, невращающуюся внутреннюю трубу с узлом подвески и фиксации и кожухотрубным съемным керноприемником с керноудерживающим устройством. При этом невращающаяся внутренняя труба снабжена системой охлаждения, которая включает секцию с баллоном сжиженного газа и дросселирующим устройством и секцию с охлаждающей жидкостью и со спирально-трубчатым теплообменником, соединенные с помощью соединительных переходников, в одном из которых расположены циркуляционные каналы и обратный клапан, в другом - герметичный канал с соединительными элементами крепления и обратный клапан.The well-known "Method of producing core from hydrated rocks and a device for its implementation" (patent RU No. 2369719, publ. 10.10.2009), adopted as a prototype. A device for producing a core from hydrated rocks contains a double core projectile, which includes a rock cutting tool, a stabilizer expander, an outer core pipe, a connecting adapter, a non-rotating inner pipe with a suspension and fixing unit, and a shell-and-tube removable core receiver with a core holding device. In this case, the non-rotating inner pipe is equipped with a cooling system, which includes a section with a cylinder of liquefied gas and a throttling device and a section with coolant and with a spiral-tube heat exchanger connected by connecting adapters, in one of which there are circulation channels and a check valve, in the other - a sealed channel with connecting fasteners and a check valve.

Недостатком прототипа является низкая эффективность работы системы охлаждения керна в керноприемнике, обусловленная использованием промежуточного холодоносителя и ламинарным режимом его циркуляции в кожухотрубном устройстве керноприемника. Это определяет техническую сложность изготовления устройства.The disadvantage of the prototype is the low efficiency of the core cooling system in the core receiver, due to the use of an intermediate coolant and the laminar mode of its circulation in the shell and tube device of the core receiver. This determines the technical complexity of manufacturing the device.

В основу изобретения положена задача создания устройства для отбора керновых проб из гидратосодержащих пород, конструкция которого обеспечивала бы достаточное охлаждение пробы, что позволит повысить качество отбираемых керновых проб, а также упрощение конструкции устройства.The basis of the invention is the creation of a device for sampling core samples from hydrated rocks, the design of which would provide sufficient cooling of the sample, which will improve the quality of core samples taken, as well as simplifying the design of the device.

Техническим результатом является повышение качества отбора керновых проб из гидратосодержащих пород с сохранением естественного состава, строения и свойств содержащихся в них газогидратных включений.The technical result is to improve the quality of core sampling from hydrated rocks while maintaining the natural composition, structure and properties of the gas hydrate inclusions contained in them.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для получения керна из гидратосодержащих пород, содержащем двойной колонковый снаряд, включающий породоразрушающий инструмент, наружную колонковую трубу, соединительный переходник, невращающуюся внутреннюю трубу с узлом подвески и фиксации и с системой охлаждения, содержащей секцию с баллоном сжиженного газа и дросселем, верхний соединительный переходник, нижний соединительный переходник, в котором расположены циркуляционные каналы и обратный клапан, съемный керноприемник с керноудерживающим устройством, система охлаждения снабжена секцией газового эжектора, сопло которого закреплено в верхнем соединительном переходнике, а диффузор закреплен в нижнем соединительном переходнике, в котором дополнительно выполнен выходной канал.The technical result is achieved in that in a device for producing core from hydrated rocks containing a double core projectile, including a rock cutting tool, an outer core pipe, a connecting adapter, a non-rotating inner pipe with a suspension and fixing unit and with a cooling system containing a section with a liquefied gas cylinder and a throttle, an upper connecting adapter, a lower connecting adapter, in which the circulation channels and a check valve are located, a removable core receiver with rnouderzhivayuschim device, the cooling system is provided with a section of the gas ejector nozzle is fixed in the upper adapter coupling, and a diffuser secured to the lower coupling adapter, which is further adapted output channel.

Сущность технического решения поясняется чертежом. На чертеже изображена схема устройства для получения керна из гидратосодержащих пород, где обозначены следующие позиции:The essence of the technical solution is illustrated by the drawing. The drawing shows a diagram of a device for producing core from hydrated rocks, where the following positions are indicated:

1 - Переходник на бурильную колонну1 - Drill string adapter

2 - Узел фиксации и подвески съемной части снаряда2 - The unit of fixation and suspension of the removable part of the projectile

3 - Соединительный переходник3 - Connection adapter

4 - Корпус секции с баллоном сжиженного газа и дросселем4 - Section housing with LPG cylinder and throttle

5 - Баллон со сжиженным газом5 - LPG bottle

6 - Дроссель6 - Throttle

7 - Верхний соединительный переходник7 - Upper connecting adapter

8 - Сопло8 - Nozzle

9 - Диффузор9 - Diffuser

10 - Нижний соединительный переходник10 - Lower junction adapter

11 - Циркуляционные каналы11 - Circulation channels

12 - Поток через обратный клапан12 - Flow through the check valve

13 - Обратный клапан13 - Check valve

14 - Керноприемник14 - Core receiver

15 - Керн15 - Kern

16 - Зазор между керном и внутренней стенкой керноприемника16 - The gap between the core and the inner wall of the core receiver

17 - Породоразрушающий инструмент17 - Rock cutting tool

18 - Промывочные каналы18 - Flushing channels

19 - Кольцевой зазор между буровым снарядом и стенкой скважины19 - Annular gap between the drill and the wall of the well

20 - Стенка скважины20 - Wall of the well

21 - Наружная труба колонкового снаряда21 - The outer tube of the core projectile

22 - Выходной канал22 - output channel

23 - Суммарный поток23 - Total flow

24 - Корпус секции газовой эжекции24 - Housing gas ejection section

25 - Камера смещения25 - Camera displacement

26 - Первичный поток.26 - The primary stream.

Устройство для получения керна из гидратосодержащих пород работает следующим образом. После заполнения керноприемника 14 керном 15 в конце рейса открывается дроссель 6 баллона со сжиженным газом 5 и образуется низкотемпературный газожидкостной первичный поток 26, который, проходя через сопло 8, расположенное в верхнем соединительном переходнике 7, приобретает скорость, равную скорости звука, и дополнительно понижает свою температуру за счет полного перехода его жидкой фазы в газообразную. Поступая в диффузор 9, низкотемпературный газовый первичный поток 26 создает разрежение в камере смешения 25 и, как результат, возможность обратной циркуляции газового первичного потока 26 в керноприемнике 14. Низкотемпературный газовый первичный поток 26 через выходной канал 22 проходит в кольцевой циркуляционный канал (не показан) между корпусом керноприемника 14 и наружной трубой 21 колонкового снаряда и направляется к породоразрушающему инструменту 17, охлаждая при этом керноприемник 14. В промывочных каналах 18 породоразрущающего инструмента 17 охлаждающий первичный поток 26 разделяется на две части: основная его часть через промывочные каналы 18 породоразрушающего инструмента 17 поступает в кольцевой зазор 19 между буровым снарядом и стенками скважины 20 и поднимается вверх по кольцевому зазору 19, контактируя со стенками скважины 20, сложенными гидратосодержащими породами, охлаждая при этом наружную трубу 21. Другая (меньшая) часть (12) первичного потока 26 поступает в керноприемник 14 и, поднимаясь по зазору 16 между керном 15 и внутренней стенкой керноприемника 14, дополнительно охлаждает керн. Затем поток 12 поступает через обратный клапан 13 и циркуляционный канал 11 нижнего соединительного переходника 10 в камеру смешения 25 секции газовой эжекции 24, и образуется суммарный поток 23. Далее циркулирует суммарный поток 23, образующийся из первичного потока 26 и потока через обратный клапан 12. Этим достигается постоянно низкая температура суммарного потока 23. Таким образом, в результате эффективного теплообмена низкотемпературных циркуляционных потоков 26 и 12 газовой среды с наружной стенкой керноприемника 14 и непосредственно с керном 15 гидратосодержащих пород происходит интенсивное охлаждение заполняющего керноприемник 14 керна 15 до отрицательных температур, обеспечивающих проявление эффектов консервации газогидратных включений при последующей транспортировке съемного керноприемника 14 на поверхность. Тем самым повышается качество отбора керновых проб из гидратосодержащих пород за счет сохранения естественного состава, строения и свойств содержащихся в них газогидратных включений.A device for producing core from hydrated rocks works as follows. After filling the core receiver 14 with core 15 at the end of the flight, the throttle 6 of the LPG cylinder 5 opens and a low-temperature gas-liquid primary stream 26 is formed, which, passing through the nozzle 8 located in the upper connecting adapter 7, acquires a speed equal to the speed of sound and further reduces its temperature due to the complete transition of its liquid phase to gaseous. Entering the diffuser 9, the low-temperature gas primary stream 26 creates a vacuum in the mixing chamber 25 and, as a result, the possibility of reverse circulation of the gas primary stream 26 in the core receiver 14. The low-temperature gas primary stream 26 passes through the outlet channel 22 into an annular circulation channel (not shown) between the body of the core receiver 14 and the outer tube 21 of the core projectile and goes to the rock cutting tool 17, while cooling the core receiver 14. In the washing channels 18 of the rock cutting tool and 17, the cooling primary stream 26 is divided into two parts: its main part through the washing channels 18 of the rock cutting tool 17 enters the annular gap 19 between the drill and the walls of the bore 20 and rises up the annular gap 19, in contact with the walls of the bore 20, composed of hydrate-containing rocks while cooling the outer pipe 21. Another (smaller) part (12) of the primary stream 26 enters the core receiver 14 and, rising along the gap 16 between the core 15 and the inner wall of the core receiver 14, additionally cool gives a core. Then, the stream 12 enters through the check valve 13 and the circulation channel 11 of the lower connecting adapter 10 into the mixing chamber 25 of the gas ejection section 24, and the total stream 23 is formed. Next, the total stream 23 is generated from the primary stream 26 and the stream through the check valve 12. This a constant low temperature of the total flow is achieved 23. Thus, as a result of efficient heat transfer of the low-temperature circulation flows 26 and 12 of the gaseous medium with the outer wall of the core receiver 14 and directly with the core 15 hydrate-containing rocks is intensive cooling of the core core receiver 14 core 15 to negative temperatures, providing the manifestation of the effects of conservation of gas hydrate inclusions during subsequent transportation of the removable core receiver 14 to the surface. This improves the quality of core sampling from hydrated rocks by preserving the natural composition, structure and properties of gas hydrate inclusions contained in them.

Claims (1)

Устройство для получения керна из гидратосодержащих пород, содержащее двойной колонковый снаряд, включающий породоразрушающий инструмент, наружную колонковую трубу, соединительный переходник, невращающуюся внутреннюю трубу с узлом подвески и фиксации и с системой охлаждения, содержащей секцию с баллоном сжиженного газа и дросселем, верхний соединительный переходник, нижний соединительный переходник, в котором расположены циркуляционные каналы и обратный клапан, съемный керноприемник с керноудерживающим устройством, отличающееся тем, что система охлаждения снабжена секцией газового эжектора, сопло которого закреплено в верхнем соединительном переходнике, а диффузор закреплен в нижнем соединительном переходнике, в котором дополнительно выполнен выходной канал. A device for producing a core from hydrate-bearing rocks, comprising a double core projectile, including a rock cutting tool, an outer core pipe, a connecting adapter, a non-rotating inner pipe with a suspension and fixing unit and a cooling system containing a section with a liquefied gas cylinder and a throttle, an upper connecting adapter, lower connecting adapter, in which circulating channels and a check valve are located, a removable core receiver with a core holding device, characterized by The cooling system is equipped with a gas ejector section, the nozzle of which is fixed in the upper connecting adapter, and the diffuser is fixed in the lower connecting adapter, in which the output channel is additionally made.
RU2010109725/03A 2010-03-15 2010-03-15 Device for obtaining core from hydrate-containing rocks RU2425952C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010109725/03A RU2425952C1 (en) 2010-03-15 2010-03-15 Device for obtaining core from hydrate-containing rocks

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010109725/03A RU2425952C1 (en) 2010-03-15 2010-03-15 Device for obtaining core from hydrate-containing rocks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2425952C1 true RU2425952C1 (en) 2011-08-10

Family

ID=44754594

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010109725/03A RU2425952C1 (en) 2010-03-15 2010-03-15 Device for obtaining core from hydrate-containing rocks

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2425952C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102828689A (en) * 2012-07-25 2012-12-19 吉林大学 Cable suspending type air partial reverse circulating motor mechanical core bit
CN102943641A (en) * 2012-12-08 2013-02-27 吉林大学 Liquid nitrogen hole bottom frozen rope core drilling tool and core-drilling method
CN104295256A (en) * 2014-08-12 2015-01-21 中国石油集团长城钻探工程有限公司 Jet type coring tool
CN104653134A (en) * 2014-12-16 2015-05-27 吉林大学 Liquid-nitrogen natural-gas hydrate hole bottom freezing and rope coring drill bit
CN105041251A (en) * 2015-07-10 2015-11-11 吉林大学 Hydraulic control natural gas hydrate hole bottom frozen rope core drill and coring method
CN111706283A (en) * 2020-06-17 2020-09-25 中国地质科学院勘探技术研究所 Core tube one-way valve mechanism of rope coring drilling tool

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102828689A (en) * 2012-07-25 2012-12-19 吉林大学 Cable suspending type air partial reverse circulating motor mechanical core bit
CN102828689B (en) * 2012-07-25 2014-08-06 吉林大学 Cable suspending type air partial reverse circulating motor mechanical core bit
CN102943641A (en) * 2012-12-08 2013-02-27 吉林大学 Liquid nitrogen hole bottom frozen rope core drilling tool and core-drilling method
CN102943641B (en) * 2012-12-08 2015-02-18 吉林大学 Liquid nitrogen hole bottom frozen rope core drilling tool and core-drilling method
CN104295256A (en) * 2014-08-12 2015-01-21 中国石油集团长城钻探工程有限公司 Jet type coring tool
CN104653134A (en) * 2014-12-16 2015-05-27 吉林大学 Liquid-nitrogen natural-gas hydrate hole bottom freezing and rope coring drill bit
CN105041251A (en) * 2015-07-10 2015-11-11 吉林大学 Hydraulic control natural gas hydrate hole bottom frozen rope core drill and coring method
CN105041251B (en) * 2015-07-10 2017-03-08 吉林大学 Gas hydrate hole-bottom frozen double elastic-clip cord coring drill and coring method
CN111706283A (en) * 2020-06-17 2020-09-25 中国地质科学院勘探技术研究所 Core tube one-way valve mechanism of rope coring drilling tool

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2425952C1 (en) Device for obtaining core from hydrate-containing rocks
RU2369719C1 (en) Method of recovery of core out of hydrate containing rock and facility for implementation of this method
CN101864916B (en) Hole bottom freezing cord coring drill and coring method thereof
CN103534438B (en) For the device of fluid transmission pipe, related method and system
CN201835777U (en) Hole bottom freezing rope core drill
CN104929554B (en) Pneumatic circulating freezing type gas hydrates cord coring drill and coring method
AU2015271890B2 (en) Ground cold exchange injection system and coal reservoir phase change reconstructing method
WO2011091626A1 (en) Forced cooling circulation system for drilling mud
CN103643913B (en) Ice sheet air turbine reverse circulation continuous coring downhole power drilling tool
CN107631899B (en) A kind of continuous sampling system and sampling method for ocean gas hydrate
CN103993863B (en) The non-mixed phase air water of low-permeability oil deposit is handed over note fluctuation step-down augmented injection device and method
CN104880023B (en) A kind of natural gas liquefaction device of sledge dress
ES2290649T3 (en) SAMPLING DEVICE.
CN104481577B (en) One kind bores the integrated coal seam physical chemistry of the row of cutting point and combines anti-reflection system and method
CN108547588B (en) Drilling coring device and method for weakly cemented soft rock
CN108678724A (en) The hollow well construction and method hidden using underground heat exploiting ocean hydrate
BR112014003675B1 (en) subsea apparatus and method for processing a well current, and recoverable subsea module
WO2015077217A1 (en) Vortex tube cooler
CN114017004B (en) Deep water oil and gas production shaft simulation test device and test method
CN105781500A (en) Underwater dual-screw mixed transportation supercharging device
CN106639939A (en) Pressure maintaining cylinder of rope coring tool
CN205714102U (en) Elastic claw spacing well cementation pitching sliding sleeve
CN202381090U (en) Impact-type underground sampling device
CN105201418B (en) Coring drill rod and coring device
CN104653176A (en) Evaporation direct-cooling frozen pressure maintaining mechanism

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120316