一种钻井保温保型取心工具的制作方法

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1.本实用新型涉及石油天然气钻井技术领域，具体地说是一种钻井保温保型取心工具。


背景技术：

2.天然气水合物只能存在于一定的温度和压力条件下，一般要求温度低于0℃～10℃，压力高于10mpa，一旦温度升高或压力降低，甲烷气体则会逸出，固体天然气水合物便会分解，因此如何获得高保真的天然气水合物岩心是水合物勘探开发的一大难题；
3.目前针对天然气水合物的一种思路是通过低温抑制天然气水合物的分解，采用可相变流体为冷源，将冷源存储在钻具的储冷腔内，钻进结束后，触发控制机构，将冷源注入到冷冻腔，通过冷源汽化吸热将岩心管内的天然气水合物冷冻到一个要求的低温区间，保证天然气水合物在取样过程中不分解，采用这种方法会改变天然气水合物岩心原有的基础物理性质，导致天然气水合物岩心的声波及电阻率等测试数据发生变化，不利于后期的部分性质的分析测试。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本实用新型提供一种钻井保温保型取心工具。
5.本实用新型的技术方案是：一种钻井保温保型取心工具，包括钻具外筒，钻具外筒底部设有钻头，钻具外筒里侧设有控制杆，控制杆的上部为中空结构，控制杆上设置有与其上部中空结构连通的钻井液进口，控制杆上部设置有凸台，该凸台直径大于钻具外筒上部凹台的内径，控制杆悬挂在钻具外筒的凹台上，控制杆下部为冷源腔体管，冷源腔体管外圆与钻具外筒的内孔之间设有密封圈，冷源腔体管的中心孔与控制杆之间设有密封圈，冷源腔体管下部螺纹密封连接保压腔体管，保压腔体管下部设有翻盖阀，翻盖阀的连接轴上设有扭簧，保压腔体管下部螺纹连接岩心管，岩心管底部连接有切削齿；
6.岩心管内部通过销轴间隙配合连接取心筒，取心筒有中心孔，控制杆穿过该中心孔伸入到取心筒下部位置固定连接活塞。
7.冷源腔体管为中空结构，腔体下部设有弹簧顶针阀，当弹簧顶针阀下部的阀杆被顶起后，冷源腔体管的腔体与外部连通，冷源腔体管的腔体内的冷源为相变液体，相变液体采用温度为0℃～
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120℃的酒精
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干冰混合物、温度为0℃～
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130℃的丙酮
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干冰混合物及温度为
ꢀ‑
197℃的液氮能够气化吸热的低温流体。
8.取心筒的内壁套设有胶囊，胶囊上部固定在取心筒的管壁上，胶囊的下端口卷曲后压在取心筒和岩心管结合面上开出的环形槽内。
9.取心筒内壁设有保温层i，翻盖阀上部设有保温层ii。
10.本实用新型具有如下有益效果：采用翻盖阀将钻具的取心筒密封，采用胶囊收缩天然气水合物岩心包裹，将保持天然气水合物岩心的原始压力和物理性能，采用低温相变液体作为冷源冷冻天然气水合物岩心至
‑
40℃；采用冷冻保压双重作用提高天然气水合物
岩心的保真程度和取心成功率。
附图说明：
11.图1是本实用新型的结构示意图；
12.附图2是本实用新型中弹簧顶针阀的结构示意图。
13.图中1
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钻具外筒，2
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控制杆，3
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冷源腔体管，4
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保压腔体管， 5
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岩心管，6
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取心筒，7
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钻头，8
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切削齿，9
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环形槽，10
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销轴，11
‑ꢀ
胶囊，12
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活塞，13
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保温层i，14
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翻盖阀，15
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保温层ii，16
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弹簧顶针阀，17
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钻井液进口。
具体实施方式：
14.下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
15.由图1结合图2所示，一种钻井保温保型取心工具，包括钻具外筒1，钻具外筒1底部设有钻头7，钻具外筒1里侧设有控制杆2，控制杆2的上部为中空结构，控制杆2上设置有与其上部中空结构连通的钻井液进口17，控制杆2上部设置有凸台，该凸台直径大于钻具外筒1上部凹台的内径，控制杆2悬挂在钻具外筒1的凹台上，控制杆2下部为冷源腔体管3，冷源腔体管3外圆与钻具外筒1的内孔之间设有密封圈，冷源腔体管3的中心孔与控制杆2之间设有密封圈，冷源腔体管3下部螺纹密封连接保压腔体管4，保压腔体管4下部设有翻盖阀14，翻盖阀14的连接轴上设有扭簧，保压腔体管4下部螺纹连接岩心管5，岩心管5底部连接有切削齿8；
16.岩心管5内部通过销轴10间隙配合连接取心筒6，取心筒6有中心孔，控制杆2穿过该中心孔伸入到取心筒6下部位置固定连接活塞12。
17.冷源腔体管3为中空结构，腔体下部设有弹簧顶针阀16，当弹簧顶针阀16下部的阀杆被顶起后，冷源腔体管3的腔体与外部连通，冷源腔体管3的腔体内的冷源为相变液体，相变液体采用温度为0 ℃～
‑
120℃的酒精
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干冰混合物、温度为0℃～
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130℃的丙酮
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干冰混合物及温度为
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197℃的液氮等能够气化吸热的低温流体。
18.取心筒6的内壁套设有胶囊11，胶囊11上部固定在取心筒6的管壁上，胶囊11的下端口卷曲后压在取心筒6和岩心管5结合面上开出的环形槽9内。
19.取心筒6内壁设有保温层i13，翻盖阀14上部设有保温层ii15。
20.冷源填装完成后，控制杆2上部的凸台坐在钻具外筒1的凹台上，切削齿8与孔底之间保持2mm～4mm距离；此时，不循环钻井液，冷源存储在冷源腔体管3内部；翻盖阀14压在控制杆2上。
21.开泵，开始循环钻井液，钻井液自控制杆2上部的钻井液进口 17进入控制杆2、钻具外筒1和冷源腔体管3围成的空间内，冷源腔体管3上方的静水压力逐渐升高，推动冷源腔体管3向下移动，切削齿8在静水压力的作用下切削天然气水合物地层；此时由于有钻具外筒1的阻碍控制杆2无法向下移动，导致活塞12相对于取心筒6逐渐上升；在切削齿8作用下获得天然气水合物岩心；然后在活塞12 相对于取心筒6向上移动时产生的抽吸作用使天然气水合物岩心逐渐进入到取心筒6中，减弱了由于天然气水合物岩心与取心筒6侧壁间的摩擦导致水天然气水合物岩心变形的情况；当切削齿8带动取心筒6完全压入天然气水合物地层后，取心筒6被天然气水合物岩心装满，活塞12到达取心筒6的最上部；在此过程中取心筒
6和岩心管 5之间的销轴10断裂，取心筒6上移，胶囊11下端口从环形槽9内脱开后收缩到天然气水合物岩心底部将天然气水合物包裹起来，与外部隔离；
22.钻进取心结束后，投入打捞器，打捞器的打捞钩卡在控制杆2 上部的凹槽内，上提打捞器，打捞器带动控制杆2向上移动，同时活塞12带动取心筒6向上移动；取心筒6逐渐进入保压腔体管4，当取心筒6完全进入保压腔体管4后，翻盖阀14在扭簧的作用下将保压腔体管4的下部封死，此时保压腔体管4内的压力为天然气水合物储层的原始压力，取心筒6顶部顶起弹簧顶针阀16的阀杆，冷源腔体管3内的冷源被释放出来，冷源大量气化吸热将天然气水合物岩心冷冻至
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40℃以下保证天然气水合物岩心不发生分解，防止天然气水合物岩心的声波及电阻率等测试数据发生变化，不利于后期的部分性质的分析测试。