专利名称：快速形成冰阀并提高冰阀强度的机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于天然气水合物冰阀式保压保温取样器上冰阀原位快速生成和增强承载能力的装置。
背景技术：
天然气水合物的特殊形态决定了其稳定存在需要高压低温条件，要求钻探取样钻具具有保压保温功能。国内外现有保压钻具采用球阀或板阀等机械结构关闭取样钻具下部端口，从而实现保压功能，存在的突出问题是，球阀或板阀常常难以正常关闭，从而不能正常发挥保压功能，发挥保压功能的次数占总取样次数的比例不到60%，可靠性差；而且，球阀或板阀在设计上占用较大的径向尺寸，因而天然气水合物岩心直径较小而容易被破坏， 造成岩心采取率较低，往往不到50%，不能很好地满足天然气水合物勘探要求和科学研究需要。在井底钻具内原位生成钻井液冰阀来实现密封保压是一种天然气水合物保压取样新技术，但如何用较少的能量快速地在井底钻具内原位生成钻井液冰阀，是天然气水合物冰阀式保压取样器研发亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种快速形成冰阀并提高冰阀强度的机构。本发明的目的是通过以下技术方案实现的快速形成冰阀并提高冰阀强度的机构，是在冰阀管3内壁设有一个以上环槽4，两个环槽4之间沿圆周方向等角度设有三个以上弹性肋片5，弹性肋片5下端通过铆钉6固定在冰阀管3的内壁，并用铜焊紧固，岩心容纳管1与短节2螺纹连接，下端盖9与外循环管 8螺纹连接，下端盖9与冰阀管3静配合。岩心容纳管1和短节2与冰阀管3之间的环状空间充填钻井液，冰阀管3与内循环管7之间的环状空间为冷却液上升通道，内循环管7与外循环管8之间的环状空间为冷却液下降通道。有益效果弹性肋片的设计增大了钻井液与低温物体的接触面积，提高了换热效率，加速钻井液冰阀的生成；钻井液冰阀形成后，弹性肋片对冰阀起骨架支撑作用，增加了阀的承载能力；提高了采样率，降低了成本。
附图1是快速形成冰阀并提高冰阀强度的机构钻进时的剖视图附图2是快速形成冰阀并提高冰阀强度的机构提出岩心容纳管时的剖视图1岩心容纳管，2短节，3冰阀管，4环槽，5弹性肋片，6铆钉，7内循环管，8外循环
管，9下端盖。
具体实施例方式下面结合附图和实施例作进一步的详细说明快速形成冰阀并提高冰阀强度的机构，是在冰阀管3内壁设有一个以上环槽4，两个环槽4之间沿圆周方向等角度设有三个以上弹性肋片5，弹性肋片5下端通过铆钉6固定在冰阀管3的内壁，并用铜焊紧固，岩心容纳管1与短节2螺纹连接，下端盖9与外循环管 8螺纹连接，下端盖9与冰阀管3静配合。岩心容纳管1、短节2与冰阀管3之间的环状空间充填钻井液，冰阀管3与内循环管7之间的环状空间为冷却液上升通道，内循环管7与外循环管8之间的环状空间为冷却液下降通道。在冰阀管3中心通道内设有环槽4，在冰阀管3内每两个环槽4之间径向设有三个以上通孔，在冰阀管3内设有三个以上弹性肋片5，弹性肋片5沿冰阀管3内壁沿圆周方向均勻布置，弹性肋片5与冰阀管3内壁贴紧，并竖直布置，在弹性肋片5下端设有铆钉孔，铆钉6穿过弹性肋片5和冰阀管3的通孔，将二者铆接在一起，并用铜焊方式紧固。岩心容纳管1与短节2螺纹连接，下端盖9与外循环8管通过螺纹连接，下端盖9与冰阀管3是静配合，通过密封圈密封间隙。如附图1所示，向下钻进过程中，由于短节2和冰阀管3的径向约束，弹性肋片5 被隐蔽在短节2和冰阀管3之间的环状间隙中，钻井液充满了岩心容纳管1、短节2与冰阀管3的环状间隙。钻进结束，岩心容纳管1和短节2内已经装满岩心，如附图2所示，保压取心过程， 岩心容纳管1及短节2被钻具上部提升机构沿轴向提升到弹性肋片5上方，钻井液充满了冰阀管3内部腔体，弹性肋片5上端失去短节2的径向约束，向冰阀管3中心伸展，冰阀管 3外侧冷却液开始循环，冷却液由外循环管8与内循环管9的环状间隙向下流动，再由内循环管8与冰阀管3的环状间隙向上流动，冷却液与冰阀管3内部的钻井液发生强烈热交换， 通过冰阀管3外壁和弹性肋片5对冰阀管内钻井液进行快速冷却，在冰阀管3内部生成了钻井液冰阀，环槽4与弹性肋片5对钻井液冻冰阀起到了轴向支撑作用，增强了冰阀的承载能力，实现了钻具下端的密封保压。下一回次之前，把短节2从冰阀管3下端装入，并与岩心容纳管1下端通过螺纹连接，弹性肋片5即可回复到钻进时的初始状态。实施例1 在冰阀管3中心通道内设有环槽4，在冰阀管3内每两个环槽4之间径向设有三个通孔，在冰阀管3内设有三个弹性肋片5，弹性肋片5沿冰阀管3内壁径向(沿圆周方向) 均勻布置，弹性肋片5与冰阀管3内壁贴紧，并竖直布置，在弹性肋片5下端设有铆钉孔，铆钉6穿过弹性肋片5和冰阀管3的通孔，将二者铆接在一起，并用铜焊方式紧固。岩心容纳管1与短节2螺纹连接，下端盖9与外循环8管通过螺纹连接，下端盖9与冰阀管3是静配合，通过密封圈密封间隙。如附图1所示，向下钻进过程中，由于短节2和冰阀管3的径向约束，弹性肋片5 被隐蔽在短节2和冰阀管3之间的环状间隙中，钻井液充满了岩心容纳管1、短节2与冰阀管3的环状间隙。
钻进结束，岩心容纳管1和短节2内已经装满岩心，如附图2所示，保压取心过程， 岩心容纳管1及短节2被钻具上部提升机构沿轴向提升到弹性肋片5上方，钻井液充满了冰阀管3内部腔体，弹性肋片5上端失去短节2的径向约束，向冰阀管3中心伸展，冰阀管 3外侧冷却液开始循环，冷却液由外循环管8与内循环管9的环状间隙向下流动，再由内循环管8与冰阀管3的环状间隙向上流动，冷却液与冰阀管3内部的钻井液发生强烈热交换， 通过冰阀管3外壁和弹性肋片5对冰阀管内钻井液进行快速冷却，在冰阀管3内部生成了钻井液冰阀，环槽4与弹性肋片5对钻井液冻冰阀起到了轴向支撑作用，增强了冰阀的承载能力，实现了钻具下端的密封保压。下一回次之前，把短节2从冰阀管3下端装入，并与岩心容纳管1下端通过螺纹连接，弹性肋片5即可回复到钻进时的初始状态。实施例2 在冰阀管3中心通道内设有环槽4，在冰阀管3内每两个环槽4之间径向设有十个通孔，在冰阀管3内设有十个弹性肋片5，弹性肋片5沿冰阀管3内壁径向均勻布置，弹性肋片5与冰阀管3内壁贴紧，并竖直布置，在弹性肋片5下端设有铆钉孔，铆钉6穿过弹性肋片5和冰阀管3的通孔，将二者铆接在一起，并用铜焊方式紧固。岩心容纳管1与短节2螺纹连接，下端盖9与外循环8管通过螺纹连接，下端盖9与冰阀管3是静配合，通过密封圈密封间隙。如附图1所示，向下钻进过程中，由于短节2和冰阀管3的径向约束，弹性肋片5 被隐蔽在短节2和冰阀管3之间的环状间隙中，钻井液充满了岩心容纳管1、短节2与冰阀管3的环状间隙。钻进结束，岩心容纳管1和短节2内已经装满岩心，如附图2所示，保压取心过程， 岩心容纳管1及短节2被钻具上部提升机构沿轴向提升到弹性肋片5上方，钻井液充满了冰阀管3内部腔体，弹性肋片5上端失去短节2的径向约束，向冰阀管3中心伸展，冰阀管 3外侧冷却液开始循环，冷却液由外循环管8与内循环管9的环状间隙向下流动，再由内循环管8与冰阀管3的环状间隙向上流动，冷却液与冰阀管3内部的钻井液发生强烈热交换， 通过冰阀管3外壁和弹性肋片5对冰阀管内钻井液进行快速冷却，在冰阀管3内部生成了钻井液冰阀，环槽4与弹性肋片5对钻井液冻冰阀起到了轴向支撑作用，增强了冰阀的承载能力，实现了钻具下端的密封保压。下一回次之前，把短节2从冰阀管3下端装入，并与岩心容纳管1下端通过螺纹连接，弹性肋片5即可回复到钻进时的初始状态。实施例3 在冰阀管3中心通道内设有环槽4，在冰阀管3内每两个环槽4之间径向设有三十个通孔，在冰阀管3内设有三十个弹性肋片5，弹性肋片5沿冰阀管3内壁径向均勻布置， 弹性肋片5与冰阀管3内壁贴紧，并竖直布置，在弹性肋片5下端设有铆钉孔，铆钉6穿过弹性肋片5和冰阀管3的通孔，将二者铆接在一起，并用铜焊方式紧固。岩心容纳管1与短节2螺纹连接，下端盖9与外循环8管通过螺纹连接，下端盖9与冰阀管3是静配合，通过密封圈密封间隙。如附图1所示，向下钻进过程中，由于短节2和冰阀管3的径向约束，弹性肋片5 被隐蔽在短节2和冰阀管3之间的环状间隙中，钻井液充满了岩心容纳管1、短节2与冰阀管3的环状间隙。钻进结束，岩心容纳管1和短节2内已经装满岩心，如附图2所示，保压取心过程， 岩心容纳管1及短节2被钻具上部提升机构沿轴向提升到弹性肋片5上方，钻井液充满了冰阀管3内部腔体，弹性肋片5上端失去短节2的径向约束，向冰阀管3中心伸展，冰阀管 3外侧冷却液开始循环，冷却液由外循环管8与内循环管9的环状间隙向下流动，再由内循环管8与冰阀管3的环状间隙向上流动，冷却液与冰阀管3内部的钻井液发生强烈热交换， 通过冰阀管3外壁和弹性肋片5对冰阀管内钻井液进行快速冷却，在冰阀管3内部生成了钻井液冰阀，环槽4与弹性肋片5对钻井液冻冰阀起到了轴向支撑作用，增强了冰阀的承载能力，实现了钻具下端的密封保压。下一回次之前，把短节2从冰阀管3下端装入，并与岩心容纳管1下端通过螺纹连接，弹性肋片5即可回复到钻进时的初始状态。
权利要求
1.一种快速形成冰阀并提高冰阀强度的机构，是由岩心容纳管(1)、短节(2)、内循环管(7)和外循环管(8)组成，其特征在于，在冰阀管(3)内壁设有一个以上环槽(4)，两个环槽(4)之间沿圆周方向等角度设有三个以上弹性肋片(5)，弹性肋片(5)下端通过铆钉(6) 固定在冰阀管(3)的内壁，并用铜焊牢固，下端盖(9)与外循环管(8)螺纹连接，下端盖(9) 与冰阀管⑶静配合。
2.按照权利要求1所述的快速形成冰阀并提高冰阀强度的机构，其特征在于，岩心容纳管(1)和短节(2)与冰阀管(3)之间的环状空间充填钻井液，冰阀管(3)与内循环管(7) 之间的环状空间为冷却液上升通道，内循环管(7)与外循环管(8)之间的环状空间为冷却液下降通道。
全文摘要
本发明涉及一种用于天然气水合物冰阀式保压保温取样器上冰阀原位快速生成和增强承载能力的快速形成冰阀并提高冰阀强度的机构。是在冰阀管内壁设有一个以上环槽，两个环槽之间沿圆周方向等角度设有三个以上弹性肋片，弹性肋片下端通过铆钉固定在冰阀管的内壁，并用铜焊牢固，下端盖与外循环管螺纹连接，下端盖与冰阀管静配合。弹性肋片的设计增大了钻井液与低温物体的接触面积，提高了换热效率，加速钻井液冰阀的生成；钻井液冰阀形成后，弹性肋片对冰阀起骨架支撑作用，增加了阀的承载能力；提高了采样率，降低了成本。
文档编号E21B49/08GK102182454SQ201110090660
公开日2011年9月14日 申请日期2011年4月12日 优先权日2011年4月12日
发明者刘世畅, 博坤, 彭枧明, 曹品鲁, 柳鹤, 王维, 王锐, 罗永江, 赵海洋 申请人:吉林大学