專利名稱：快速形成冰閥并提高冰閥強(qiáng)度的機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于天然氣水合物冰閥式保壓保溫取樣器上冰閥原位快速生成和增強(qiáng)承載能力的裝置。
背景技術(shù)：
天然氣水合物的特殊形態(tài)決定了其穩(wěn)定存在需要高壓低溫條件，要求鉆探取樣鉆具具有保壓保溫功能。國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有保壓鉆具采用球閥或板閥等機(jī)械結(jié)構(gòu)關(guān)閉取樣鉆具下部端口，從而實(shí)現(xiàn)保壓功能，存在的突出問題是，球閥或板閥常常難以正常關(guān)閉，從而不能正常發(fā)揮保壓功能，發(fā)揮保壓功能的次數(shù)占總?cè)哟螖?shù)的比例不到60%，可靠性差；而且，球閥或板閥在設(shè)計(jì)上占用較大的徑向尺寸，因而天然氣水合物巖心直徑較小而容易被破壞， 造成巖心采取率較低，往往不到50%，不能很好地滿足天然氣水合物勘探要求和科學(xué)研究需要。在井底鉆具內(nèi)原位生成鉆井液冰閥來實(shí)現(xiàn)密封保壓是一種天然氣水合物保壓取樣新技術(shù)，但如何用較少的能量快速地在井底鉆具內(nèi)原位生成鉆井液冰閥，是天然氣水合物冰閥式保壓取樣器研發(fā)亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種快速形成冰閥并提高冰閥強(qiáng)度的機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的快速形成冰閥并提高冰閥強(qiáng)度的機(jī)構(gòu)，是在冰閥管3內(nèi)壁設(shè)有一個(gè)以上環(huán)槽4，兩個(gè)環(huán)槽4之間沿圓周方向等角度設(shè)有三個(gè)以上彈性肋片5，彈性肋片5下端通過鉚釘6固定在冰閥管3的內(nèi)壁，并用銅焊緊固，巖心容納管1與短節(jié)2螺紋連接，下端蓋9與外循環(huán)管 8螺紋連接，下端蓋9與冰閥管3靜配合。巖心容納管1和短節(jié)2與冰閥管3之間的環(huán)狀空間充填鉆井液，冰閥管3與內(nèi)循環(huán)管7之間的環(huán)狀空間為冷卻液上升通道，內(nèi)循環(huán)管7與外循環(huán)管8之間的環(huán)狀空間為冷卻液下降通道。有益效果彈性肋片的設(shè)計(jì)增大了鉆井液與低溫物體的接觸面積，提高了換熱效率，加速鉆井液冰閥的生成；鉆井液冰閥形成后，彈性肋片對(duì)冰閥起骨架支撐作用，增加了閥的承載能力；提高了采樣率，降低了成本。


附圖1是快速形成冰閥并提高冰閥強(qiáng)度的機(jī)構(gòu)鉆進(jìn)時(shí)的剖視圖附圖2是快速形成冰閥并提高冰閥強(qiáng)度的機(jī)構(gòu)提出巖心容納管時(shí)的剖視圖1巖心容納管，2短節(jié)，3冰閥管，4環(huán)槽，5彈性肋片，6鉚釘，7內(nèi)循環(huán)管，8外循環(huán)
管，9下端蓋。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明快速形成冰閥并提高冰閥強(qiáng)度的機(jī)構(gòu)，是在冰閥管3內(nèi)壁設(shè)有一個(gè)以上環(huán)槽4，兩個(gè)環(huán)槽4之間沿圓周方向等角度設(shè)有三個(gè)以上彈性肋片5，彈性肋片5下端通過鉚釘6固定在冰閥管3的內(nèi)壁，并用銅焊緊固，巖心容納管1與短節(jié)2螺紋連接，下端蓋9與外循環(huán)管 8螺紋連接，下端蓋9與冰閥管3靜配合。巖心容納管1、短節(jié)2與冰閥管3之間的環(huán)狀空間充填鉆井液，冰閥管3與內(nèi)循環(huán)管7之間的環(huán)狀空間為冷卻液上升通道，內(nèi)循環(huán)管7與外循環(huán)管8之間的環(huán)狀空間為冷卻液下降通道。在冰閥管3中心通道內(nèi)設(shè)有環(huán)槽4，在冰閥管3內(nèi)每?jī)蓚€(gè)環(huán)槽4之間徑向設(shè)有三個(gè)以上通孔，在冰閥管3內(nèi)設(shè)有三個(gè)以上彈性肋片5，彈性肋片5沿冰閥管3內(nèi)壁沿圓周方向均勻布置，彈性肋片5與冰閥管3內(nèi)壁貼緊，并豎直布置，在彈性肋片5下端設(shè)有鉚釘孔，鉚釘6穿過彈性肋片5和冰閥管3的通孔，將二者鉚接在一起，并用銅焊方式緊固。巖心容納管1與短節(jié)2螺紋連接，下端蓋9與外循環(huán)8管通過螺紋連接，下端蓋9與冰閥管3是靜配合，通過密封圈密封間隙。如附圖1所示，向下鉆進(jìn)過程中，由于短節(jié)2和冰閥管3的徑向約束，彈性肋片5 被隱蔽在短節(jié)2和冰閥管3之間的環(huán)狀間隙中，鉆井液充滿了巖心容納管1、短節(jié)2與冰閥管3的環(huán)狀間隙。鉆進(jìn)結(jié)束，巖心容納管1和短節(jié)2內(nèi)已經(jīng)裝滿巖心，如附圖2所示，保壓取心過程， 巖心容納管1及短節(jié)2被鉆具上部提升機(jī)構(gòu)沿軸向提升到彈性肋片5上方，鉆井液充滿了冰閥管3內(nèi)部腔體，彈性肋片5上端失去短節(jié)2的徑向約束，向冰閥管3中心伸展，冰閥管 3外側(cè)冷卻液開始循環(huán)，冷卻液由外循環(huán)管8與內(nèi)循環(huán)管9的環(huán)狀間隙向下流動(dòng)，再由內(nèi)循環(huán)管8與冰閥管3的環(huán)狀間隙向上流動(dòng)，冷卻液與冰閥管3內(nèi)部的鉆井液發(fā)生強(qiáng)烈熱交換， 通過冰閥管3外壁和彈性肋片5對(duì)冰閥管內(nèi)鉆井液進(jìn)行快速冷卻，在冰閥管3內(nèi)部生成了鉆井液冰閥，環(huán)槽4與彈性肋片5對(duì)鉆井液凍冰閥起到了軸向支撐作用，增強(qiáng)了冰閥的承載能力，實(shí)現(xiàn)了鉆具下端的密封保壓。下一回次之前，把短節(jié)2從冰閥管3下端裝入，并與巖心容納管1下端通過螺紋連接，彈性肋片5即可回復(fù)到鉆進(jìn)時(shí)的初始狀態(tài)。實(shí)施例1 在冰閥管3中心通道內(nèi)設(shè)有環(huán)槽4，在冰閥管3內(nèi)每?jī)蓚€(gè)環(huán)槽4之間徑向設(shè)有三個(gè)通孔，在冰閥管3內(nèi)設(shè)有三個(gè)彈性肋片5，彈性肋片5沿冰閥管3內(nèi)壁徑向(沿圓周方向) 均勻布置，彈性肋片5與冰閥管3內(nèi)壁貼緊，并豎直布置，在彈性肋片5下端設(shè)有鉚釘孔，鉚釘6穿過彈性肋片5和冰閥管3的通孔，將二者鉚接在一起，并用銅焊方式緊固。巖心容納管1與短節(jié)2螺紋連接，下端蓋9與外循環(huán)8管通過螺紋連接，下端蓋9與冰閥管3是靜配合，通過密封圈密封間隙。如附圖1所示，向下鉆進(jìn)過程中，由于短節(jié)2和冰閥管3的徑向約束，彈性肋片5 被隱蔽在短節(jié)2和冰閥管3之間的環(huán)狀間隙中，鉆井液充滿了巖心容納管1、短節(jié)2與冰閥管3的環(huán)狀間隙。
鉆進(jìn)結(jié)束，巖心容納管1和短節(jié)2內(nèi)已經(jīng)裝滿巖心，如附圖2所示，保壓取心過程， 巖心容納管1及短節(jié)2被鉆具上部提升機(jī)構(gòu)沿軸向提升到彈性肋片5上方，鉆井液充滿了冰閥管3內(nèi)部腔體，彈性肋片5上端失去短節(jié)2的徑向約束，向冰閥管3中心伸展，冰閥管 3外側(cè)冷卻液開始循環(huán)，冷卻液由外循環(huán)管8與內(nèi)循環(huán)管9的環(huán)狀間隙向下流動(dòng)，再由內(nèi)循環(huán)管8與冰閥管3的環(huán)狀間隙向上流動(dòng)，冷卻液與冰閥管3內(nèi)部的鉆井液發(fā)生強(qiáng)烈熱交換， 通過冰閥管3外壁和彈性肋片5對(duì)冰閥管內(nèi)鉆井液進(jìn)行快速冷卻，在冰閥管3內(nèi)部生成了鉆井液冰閥，環(huán)槽4與彈性肋片5對(duì)鉆井液凍冰閥起到了軸向支撐作用，增強(qiáng)了冰閥的承載能力，實(shí)現(xiàn)了鉆具下端的密封保壓。下一回次之前，把短節(jié)2從冰閥管3下端裝入，并與巖心容納管1下端通過螺紋連接，彈性肋片5即可回復(fù)到鉆進(jìn)時(shí)的初始狀態(tài)。實(shí)施例2 在冰閥管3中心通道內(nèi)設(shè)有環(huán)槽4，在冰閥管3內(nèi)每?jī)蓚€(gè)環(huán)槽4之間徑向設(shè)有十個(gè)通孔，在冰閥管3內(nèi)設(shè)有十個(gè)彈性肋片5，彈性肋片5沿冰閥管3內(nèi)壁徑向均勻布置，彈性肋片5與冰閥管3內(nèi)壁貼緊，并豎直布置，在彈性肋片5下端設(shè)有鉚釘孔，鉚釘6穿過彈性肋片5和冰閥管3的通孔，將二者鉚接在一起，并用銅焊方式緊固。巖心容納管1與短節(jié)2螺紋連接，下端蓋9與外循環(huán)8管通過螺紋連接，下端蓋9與冰閥管3是靜配合，通過密封圈密封間隙。如附圖1所示，向下鉆進(jìn)過程中，由于短節(jié)2和冰閥管3的徑向約束，彈性肋片5 被隱蔽在短節(jié)2和冰閥管3之間的環(huán)狀間隙中，鉆井液充滿了巖心容納管1、短節(jié)2與冰閥管3的環(huán)狀間隙。鉆進(jìn)結(jié)束，巖心容納管1和短節(jié)2內(nèi)已經(jīng)裝滿巖心，如附圖2所示，保壓取心過程， 巖心容納管1及短節(jié)2被鉆具上部提升機(jī)構(gòu)沿軸向提升到彈性肋片5上方，鉆井液充滿了冰閥管3內(nèi)部腔體，彈性肋片5上端失去短節(jié)2的徑向約束，向冰閥管3中心伸展，冰閥管 3外側(cè)冷卻液開始循環(huán)，冷卻液由外循環(huán)管8與內(nèi)循環(huán)管9的環(huán)狀間隙向下流動(dòng)，再由內(nèi)循環(huán)管8與冰閥管3的環(huán)狀間隙向上流動(dòng)，冷卻液與冰閥管3內(nèi)部的鉆井液發(fā)生強(qiáng)烈熱交換， 通過冰閥管3外壁和彈性肋片5對(duì)冰閥管內(nèi)鉆井液進(jìn)行快速冷卻，在冰閥管3內(nèi)部生成了鉆井液冰閥，環(huán)槽4與彈性肋片5對(duì)鉆井液凍冰閥起到了軸向支撐作用，增強(qiáng)了冰閥的承載能力，實(shí)現(xiàn)了鉆具下端的密封保壓。下一回次之前，把短節(jié)2從冰閥管3下端裝入，并與巖心容納管1下端通過螺紋連接，彈性肋片5即可回復(fù)到鉆進(jìn)時(shí)的初始狀態(tài)。實(shí)施例3 在冰閥管3中心通道內(nèi)設(shè)有環(huán)槽4，在冰閥管3內(nèi)每?jī)蓚€(gè)環(huán)槽4之間徑向設(shè)有三十個(gè)通孔，在冰閥管3內(nèi)設(shè)有三十個(gè)彈性肋片5，彈性肋片5沿冰閥管3內(nèi)壁徑向均勻布置， 彈性肋片5與冰閥管3內(nèi)壁貼緊，并豎直布置，在彈性肋片5下端設(shè)有鉚釘孔，鉚釘6穿過彈性肋片5和冰閥管3的通孔，將二者鉚接在一起，并用銅焊方式緊固。巖心容納管1與短節(jié)2螺紋連接，下端蓋9與外循環(huán)8管通過螺紋連接，下端蓋9與冰閥管3是靜配合，通過密封圈密封間隙。如附圖1所示，向下鉆進(jìn)過程中，由于短節(jié)2和冰閥管3的徑向約束，彈性肋片5 被隱蔽在短節(jié)2和冰閥管3之間的環(huán)狀間隙中，鉆井液充滿了巖心容納管1、短節(jié)2與冰閥管3的環(huán)狀間隙。鉆進(jìn)結(jié)束，巖心容納管1和短節(jié)2內(nèi)已經(jīng)裝滿巖心，如附圖2所示，保壓取心過程， 巖心容納管1及短節(jié)2被鉆具上部提升機(jī)構(gòu)沿軸向提升到彈性肋片5上方，鉆井液充滿了冰閥管3內(nèi)部腔體，彈性肋片5上端失去短節(jié)2的徑向約束，向冰閥管3中心伸展，冰閥管 3外側(cè)冷卻液開始循環(huán)，冷卻液由外循環(huán)管8與內(nèi)循環(huán)管9的環(huán)狀間隙向下流動(dòng)，再由內(nèi)循環(huán)管8與冰閥管3的環(huán)狀間隙向上流動(dòng)，冷卻液與冰閥管3內(nèi)部的鉆井液發(fā)生強(qiáng)烈熱交換， 通過冰閥管3外壁和彈性肋片5對(duì)冰閥管內(nèi)鉆井液進(jìn)行快速冷卻，在冰閥管3內(nèi)部生成了鉆井液冰閥，環(huán)槽4與彈性肋片5對(duì)鉆井液凍冰閥起到了軸向支撐作用，增強(qiáng)了冰閥的承載能力，實(shí)現(xiàn)了鉆具下端的密封保壓。下一回次之前，把短節(jié)2從冰閥管3下端裝入，并與巖心容納管1下端通過螺紋連接，彈性肋片5即可回復(fù)到鉆進(jìn)時(shí)的初始狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種快速形成冰閥并提高冰閥強(qiáng)度的機(jī)構(gòu)，是由巖心容納管(1)、短節(jié)(2)、內(nèi)循環(huán)管(7)和外循環(huán)管(8)組成，其特征在于，在冰閥管(3)內(nèi)壁設(shè)有一個(gè)以上環(huán)槽(4)，兩個(gè)環(huán)槽(4)之間沿圓周方向等角度設(shè)有三個(gè)以上彈性肋片(5)，彈性肋片(5)下端通過鉚釘(6) 固定在冰閥管(3)的內(nèi)壁，并用銅焊牢固，下端蓋(9)與外循環(huán)管(8)螺紋連接，下端蓋(9) 與冰閥管⑶靜配合。
2.按照權(quán)利要求1所述的快速形成冰閥并提高冰閥強(qiáng)度的機(jī)構(gòu)，其特征在于，巖心容納管(1)和短節(jié)(2)與冰閥管(3)之間的環(huán)狀空間充填鉆井液，冰閥管(3)與內(nèi)循環(huán)管(7) 之間的環(huán)狀空間為冷卻液上升通道，內(nèi)循環(huán)管(7)與外循環(huán)管(8)之間的環(huán)狀空間為冷卻液下降通道。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于天然氣水合物冰閥式保壓保溫取樣器上冰閥原位快速生成和增強(qiáng)承載能力的快速形成冰閥并提高冰閥強(qiáng)度的機(jī)構(gòu)。是在冰閥管內(nèi)壁設(shè)有一個(gè)以上環(huán)槽，兩個(gè)環(huán)槽之間沿圓周方向等角度設(shè)有三個(gè)以上彈性肋片，彈性肋片下端通過鉚釘固定在冰閥管的內(nèi)壁，并用銅焊牢固，下端蓋與外循環(huán)管螺紋連接，下端蓋與冰閥管靜配合。彈性肋片的設(shè)計(jì)增大了鉆井液與低溫物體的接觸面積，提高了換熱效率，加速鉆井液冰閥的生成；鉆井液冰閥形成后，彈性肋片對(duì)冰閥起骨架支撐作用，增加了閥的承載能力；提高了采樣率，降低了成本。
文檔編號(hào)E21B49/08GK102182454SQ201110090660
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者劉世暢, 博坤, 彭枧明, 曹品魯, 柳鶴, 王維, 王銳, 羅永江, 趙海洋 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)