气样密闭取样装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及钻探工具的技术领域，尤其涉及一种气样密闭取样装置。
【背景技术】
[0002]取心钻探是获取目标样本、分析其属性的最直接方法，但是取心工具在目标孔段获得气体或者液体样本后，需要取心工具在原位对岩样进行密封，然后提出孔口进行分析。
[0003]目前对于密闭取心装置，检索到的国内外相关文献和专利情况如下:中国专利(201410739874.9)地面钻井煤层气、岩层气含量测试密闭取心装置，涉及到固体岩心中含气样的密闭取心装置，但该装置上密闭阀门需要固体岩心推动才能关闭，需要有固体岩心且大于内筒的长度方能触发上密闭阀门，对于未达到设计的取样长度或者岩样中只有气样或者气液混合样的情况下，上密闭阀门不能关闭，不能达到密闭取心的目的。
[0004]中国专利(ZL201010101528.X)—种井下煤层密闭取信装置及其使用方法，涉及一种井下煤层取心的密闭装置，该装置活塞组件在自重作用下会误操作下关闭机构，影响岩心进入内筒。
[0005]为此，本发明的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种气样密闭取样装置，以克服上述缺陷。
【发明内容】
[0006]本发明目的在于提供一种气样密闭取心装置，其结构紧凑，操作方便，满足钻孔内气样取心要求，效果更佳。
[0007]为解决上述问题，本发明公开了一种气样密闭取样装置，包含外管、内管和二层管，其特征在于:
[0008]所述外管包含控制泥浆进出通道的连接心轴、钻头以及位于连接心轴和钻头之间的连接管组件；
[0009]所述内管至少包含连接套、上球阀、密封管和下球阀，所述连接套的一端可旋转的套合于连接心轴，上球阀和下球阀之间设有岩心管作为岩心的储存载体，上球阀和下球阀的关闭能密封岩心管；
[0010]所述二层管的末端抵靠于连接心轴，且能在连接心轴的控制下前后移动，前端设有控制上球阀和下球阀开闭的控制元件，以通过前进或后退实现上下球阀的开闭。
[0011 ]其中:所述连接心轴为阶梯形设置，第一台阶部供连接管组件连接且内部设有锥形孔，且在第一台阶部的周缘设有多个轴向延伸的控制孔。
[0012]其中:所述第二台阶部设有连通锥形孔的内孔，所述第二台阶部的周缘间隔设有径向导通内孔与外侧的多个第一流通孔和多个第二流通孔。
[0013]其中:所述连接心轴的第二台阶部和连接管组件之间设有一能沿连接心轴滑动的活塞。
[0014]其中:所述活塞的长度小于所述第一流通孔和第一流通孔之间的间隔距离。
[0015]其中:所述连接套的另一端通过过渡接头连接至上球阀，所述上球阀和下球阀分别位于密封管的两端，所述过渡接头与上球阀采用短销连接，且上球阀外侧设有限制短销脱出的套，所述连接套和过渡接头之间通过旋入螺纹的长度可以调节内管的长度，调节合适后通过缩紧螺母锁定。
[0016]其中:所述二层管至少包含顶套、第一开合齿条和第二开合齿条，所述顶套的后端抵靠于连接心轴，前端连接至第一开合齿条，所述第一开合齿条驱动连接至上球阀以控制其开闭，所述第一开合齿条还通过套管组件连接至第二开合齿条，所述第二开合齿条驱动连接至下球阀以控制其开闭。
[0017]其中:所述顶套和第一开合齿条之间还设有安全短管，所述安全短管通过第一轴承座和第二轴承支承于连接心轴，所述第一轴承座和安全短管通过安全销连接，所述安全销用铝或铜的材质制成。
[0018]其中:所述套管组件依次包含第一连接管、调整管、锁紧管和第二连接管，所述调整管与第一连接管和第二连接管通过螺纹连接，其中一组螺纹为右旋螺纹，另外一组为左旋螺纹，通过位于调整管和第一连接管之间的锁紧管锁定。
[0019]其中:所述第一开合齿条和第二开合齿条为剖分结构，连接卡母通过螺纹将第一开合齿条连接为一整体，第一开合齿条通过连接卡母和钢丝卡与安全短管和套管组件轴向连接，第二开合齿条通过连接卡母和钢丝卡连接至套管组件。
[0020]通过上述结构可知，本发明的气样密闭取样装置具有如下效果:
[0021 ] 1、在钻进时只有外管旋转，其余组件不转动，保证岩心能顺利进入岩心管；
[0022]2、达到目标进尺时，只需从钻杆内投入橡胶球，开动泥浆栗，通过高压泥浆推动二层管轴向移动，使球阀关闭，保证岩心管内岩心保持密闭。
[0023]3、装置结构紧凑、密封效果好、适用范围广。
[0024]本发明的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。
【附图说明】
[0025]图1为本发明的结构不意图；
[0026]图2为本发明连接心轴的剖视图；
[0027]图2A为图2中A-A向的剖视图；
[0028]图2B为图2中B-B向的剖视图；
[0029]图3为本发明上球阀结构示意图；
[0030]图4为本发明下球阀结构示意图；
[0031 ]图5为本发明正常钻进时泥浆通道示意图；
[0032]图6为本发明封闭岩心管作业时泥浆通道示意图；
[0033]图7为本发明封闭岩心管完成时泥浆通道示意图。
[0034]附图标记:
[0035]I 一保护接头、2—连接心轴、3—橡Jj父球、4 一活塞、5—密封圈、6—第一轴承、7—缸筒、8—顶套、9 一第一轴承座、10—安全销、11 一安全短管、12—调整垫、13—第二轴承、14 一半圆环、15—第二轴承座、16—轴承3、17—第三轴承座、18—第一外管、19 一连接套、20—第四轴承、21—第一垫片、22—弹簧、23—第二垫片、24—螺母、25—锁紧螺母、26—过渡接头、27—短销、28—套、29—第二外管、30—连接卡母、31—钢丝卡、32—第一开合齿条、33—上球阀、34—第一连接管、35—调整管、36—锁紧管、37—第二连接管、38—密封管、39—岩心管、40—第二开合齿条、41 一下球阀、42—钻头、43—第三外管、44 一第一阀体、45—第一阀座、46—限位片、47—垫片、48—转轴、49 一螺钉、50—齿轮、51—第一阀芯、52—第二阀座、53一端盖、54一第二阀体、55一第二阀座、56一第二阀芯、57一第四阀座。
【具体实施方式】
[0036]参见图1，显示了本发明的气样密闭取样装置。
[0037]所述气样密闭取样装置为三层设置，分别形成不同的功能和作用，分为外管、内管和二层管，所述外管包含控制泥浆进出通道的连接心轴2、钻头42以及位于连接心轴2和钻头42之间的连接管组件，所述连接心轴2的后端还设有连接至驱动源的保护接头I，从而通过驱动源的旋转驱动，实现钻头42的钻进和退出。
[0038]其中，所述连接管组件依次包含螺纹连接的缸筒7、第一外管18、第二外管29和第三外管43，所述缸筒7螺纹连接至连接心轴2，所述第三外管43螺纹连接至钻头42，由此，实现连接心轴2至钻头42的稳定连接，当然，本领域技术人员可选的是，所述连接管组件可通过多个外管实现连接，只要保证连接管组件的完整、密封以及稳固连接即可。
[0039]参见图1、2、2A和2B，所述连接心轴2为阶梯形设置，第一台阶部供保护接头I和连接管组件连接，且内部设有锥形孔，以提供橡胶球3的卡接，因此，锥形孔的最小直径小于橡胶球3的直径，且在第一台阶部的周缘设有多个轴向延伸的控制孔C，所述控制孔C连通第一台阶部内的锥形孔和较第一台阶部小的第二台阶部外侧，所述第二台阶部设有连通锥形孔的内孔，所述第二台阶部的周缘间隔设有径向导通内孔与外侧的多个第一流通孔D和多个第二流通孔E，所述第一流通孔D和第一流通孔E间隔一定距离，以及一小于第二台阶部的第三台阶部，所述第三台阶部外缘套设有弹簧22且末端设有螺纹以及设有至少一个螺母24，为实现控制，所述连接心轴2的第二台阶部和连接管组件之间设有一可沿连接心轴2滑动的活塞4，所述活塞4和连接管组件之间还设有密封圈5，由此，泥浆从连接心轴2的控制孔C向外涌出时，可直接作用于活塞4，来推动活塞4进行运动，其中，活塞4的长度小于所述第一流通孔D和第一流通孔E之间的间隔距离。
[0040]所述内管至少包含连接套19、上球阀33、密封管38和下球阀41，所述连接套19的一端可旋转的套合于连接心轴2，可选的是，所述连接套19通过第二轴承座15、第二轴承16、第三轴承座17和第四轴承20支撑于连接心轴2的第三台阶部，第二轴承座15通过一半圆环14限位于连接心轴2 (优选于第三台阶部)上。
[0041]所述弹簧22弹性压缩于螺母24和第四轴承20之间，弹簧22的两端分别设有第一垫片21和第二垫片23，所述弹簧22工作状态预压紧力等于内管重量的1.1?1.5倍。
[0042]所述连接套19的另一端可通过过渡接头26连接至上球阀33，所述上球阀33和下球阀41分别位于密封管38的两端，可选的是，所述过渡接头26与上球阀33可采用短销27连接，且上球阀33外侧设有限制短销27脱出的套28，其余的连接套和过渡接头、密封管38和上球阀33以及下球阀41之间均可采用螺纹连接为整体。
[0043]上球阀33和下球阀41之间设有岩心管39作为岩心的储存载体，上球阀33和下球阀41的关闭可密封岩心管39，且连接套19和过渡接头26之间通过旋入螺纹的长度可以调节内管的长度，调节合适后通过缩紧螺母25锁定。
[0044]由此，内管设置于外管内，且不用随之旋转驱动，即保证了取样时的稳定准确，还有效提高了密封效果。
[0045]所述二层管的末端抵靠于连接心轴2，且能在连接心轴2的控制下前后移动，优选其末端抵靠于活塞4，前端设有控制上球阀33和下