复合式可切割煤层气保温取心内筒的制作方法

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1.本实用新型涉及煤层气取心技术领域，特别涉及一种复合式可切割煤层气保温取心内筒。


背景技术：

2.随着煤层气勘探开发深度的增加，准确获取且持续保持井底温度和压力的煤岩的煤层气含量、渗透率和空隙度等物性参数对煤层气的产能预测、井网布局及开发方案都至关重要。由于煤储层自身强度低、变形大，具有双重孔隙结构特征，导致煤体结构具有强烈的非均质性和储层物性的各向异性，再加上煤层气自身又容易分解和逸散，从而导致深层煤层气保压取心存在一定的技术难度。
3.常规地质与煤田勘探所用的系列常规绳索式取心工具，存在着管体薄、丝扣强度低、岩心直径小等诸多问题，且大多数缺乏保压密闭和保温功能，导致煤层气含量估算误差大，仅适用于埋藏较浅的煤层勘探开发。现有的油气井取心工具在煤层钻井取心过程中存在钻头水力冲蚀、钻柱扰动等原因容易导致深层煤岩在取心过程中易遭受污染，再加上普通保压工具的球阀通径小、承压能力有限等问题难以获得持续保持井底温度和压力的深层煤岩样品。深层煤层气压力和温度对煤层气含量的测定产生一定的影响，所以研究研发适合与煤层气保压保温取心工具已迫在眉睫。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是提供一种复合式可切割煤层气保温取心内筒，该装置实现了有效减轻钻井液对煤心的污染程度，有效缓解了原位煤心温度受外界温度影响的变化，为深层煤岩保温保压取心提供技术支撑。克服了现有取心工具在取心过程中煤岩易遭受污染，煤心难以保持井底温度的不足。
5.本实用新型所采取的技术方案是：一种复合式可切割煤层气保温取心内筒，包括金属保温外筒；金属保温外筒内设置胶筒，胶筒采用橡胶制成，金属保温外筒和胶筒之间设有二氧化硅气凝胶保温层，胶筒上端连接上接头，胶筒下端连接下接头，上接头内部设置单流阀，单流阀能够连通上接头上部空间和胶筒内部空间，下接头内壁上加工有储存连接随动保形胶膜的腔室，随动保形胶膜储存连接在上述腔室内，下接头内壁上开有压力平衡孔道，该压力平衡孔道将下接头内下部空间、下接头和随动保形胶膜之间空间相连通。
6.金属保温外筒内壁涂覆反热辐射涂层。
7.反热辐射涂层厚度为2
‑
4mm。
8.二氧化硅气凝胶保温层上打有多个通孔。
9.上接头上设有压力温度测量仪用的安装接口。
10.随动保形胶膜通过卡环安装连接在下接头内壁上。
11.本实用新型的有益效果是：
12.1、采用随动保形胶膜对煤心进行预包裹，有效减轻了钻井液对煤心的污染程度，
为后期原位煤心样品的保存和运输提供良好的先决条件；
13.2、采用胶筒代替原有铝合金取心内筒，可以通过对胶筒施加一定的液压进而传递给内部岩心，提供原位地层压力保护，有效减缓了煤心样品新裂缝的形成，再者，橡胶材质比铝合金更加容易切割，减少切割过程对煤心样品造成的损害；
14.3、采用二氧化硅气凝胶保温材料，有效延缓了原位煤心温度受外界环境影响而发生的变化；金属保温外筒的内壁刷涂反热辐射涂层，更进一步降低了辐射传热对煤心温度造成的影响，为保温岩心的保存和运输提供了支撑。
附图说明：
15.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
16.图1为本实用新型的结构示意图。
17.图2为金属保温外筒的结构示意图。
18.图3为二氧化硅气凝胶保温层的结构示意图。
19.图4为上接头的结构示意图。
20.图5为下接头的结构示意图。
具体实施方式：
21.如图1、图2、图3、图4、图5所示，一种复合式可切割煤层气保温取心内筒，包括金属保温外筒1；金属保温外筒1内设置胶筒4，胶筒4采用橡胶制成，采用橡胶材质的胶筒优异性主要体现在：
①
橡胶材质比铝合金等金属材质更易于切割，避免了金属切割时产生的局部热量而对保温煤心样品造成的损坏，胶筒内部的煤心样品更便于封装、运输。
②
当下部的球阀关闭后，金属保温外筒1和胶筒4之间也变成密闭空间，在保压取心工具的压力补偿机构的作用下，近地层液力压力会压迫胶筒4，进而对内部较为松散的煤心样品起到一定的围压保护，有效降低煤心内部新裂缝的形成，使煤心样品的渗透率测试值更加准确。
22.金属保温外筒1和胶筒4之间设有二氧化硅气凝胶保温层3，胶筒4上端连接上接头6，胶筒4下端连接下接头7，上接头6内部设置单流阀10，单流阀 10能够连通上接头6上部空间和胶筒4内部空间，单流阀10主要作用是当煤心进筒后，为了防止胶筒4内部压力过高影响煤心进筒而设计的，作用类似泄压阀。下接头7内壁上加工有储存连接随动保形胶膜5的腔室，随动保形胶膜5 储存连接在上述腔室内，随动保形胶膜5主要作用就是当松散的煤心样品进筒后，随动保形胶膜5迅速地将煤心样品包裹起来，阻隔钻井液进一步污染煤心样品，同时也有效防止煤心样品在筒内松散成粉状。下接头7内壁上开有压力平衡孔道11，该压力平衡孔道11将下接头7内下部空间、下接头7和随动保形胶膜5之间空间相连通。
23.金属保温外筒1内壁涂覆反热辐射涂层2，反热辐射涂层2厚度为2
‑
4mm，用于降低外界环境对煤心温度产生的影响。
24.二氧化硅气凝胶保温层3上打有多个通孔9，用于传递水压力，防止二氧化硅气凝胶保温层3被水压力挤破。
25.上接头6上设有压力温度测量仪用的安装接口，用于胶筒4内部的压力、温度值的测量。
26.随动保形胶膜5通过卡环安装连接在下接头7内壁上。
27.使用时，上接头6与保压取心工具的压力补偿机构连接好，再将金属保温外筒1的上端连接取心工具的悬挂机构，此时整个保温取心内筒上部已与取心工具连接好。然后再将下接头7与球阀密封装置连接，最后将金属保温外筒1 的下端与取心钻头连接，至此下井前的工具准备工作已完成。
28.在钻取目标层位煤心样品后，获取的煤心8经过取心钻头后逐步进入保温取心内筒中。当煤心到达随动保形胶膜5时将推动随动保形胶膜5一起向上运动，在随动保形胶膜5的张力作用下，煤心8随即被随动保形胶膜5包裹，防止煤心松散和其他井底液体的污染。此时，为平衡胶筒4的压力，井底液体会经过下接头7上的压力平衡孔道11进入胶筒4和随动保形胶膜5之间间隙。为了防止“树心”发生，上接头6内设计有单流阀10，允许胶筒4内超过一定压力的液体经过该单流阀10泄压。当煤心钻取完毕后，保压密封球阀关闭，整个金属保温外筒1与胶筒4之间的环空间隙和胶筒4的内部空间都处于一个相对密封状态。在压力补偿机构的作用下，金属保温外筒1与胶筒4环空间隙的液体会向内挤压胶筒4，其压力与原位地层压力相当，即创造了一个煤心的近地层压力保护，降低煤心后期随钻杆起出的震动损坏。整个保温取心内筒处在二氧化硅气凝胶保温层3和反热辐射涂层2的保护下，有效降低了保温取心内筒受外界环境变化带来的温度变化，实现煤心样品的近地层温度保持，为深层煤层气保压保温取心提供技术支撑。
29.可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。