一种保温保压取芯器智能通讯供能系统的制作方法

1.本发明涉及钻井装备技术领域，特别涉及一种保温保压取芯器智能通讯供能系统。


背景技术：

2.智能钻井技术作为一种自动化的作业方式，这一技术的出现使工人的劳动强度得到了减轻，降低了钻井成本，并将电缆测井等作业取消了，降低了钻井的综合成本；智能钻井这一技术的出现使钻井周期得到缩短；在钻井过程中，随钻数据被实时采集、传输、处理和反馈；钻井中的地质、工程和井眼等等信息的获取，使钻井专家能够及时对施工工艺进行调整，从而确保了钻井过程快速准确进行。
3.目前取芯器钻进过程中由于取芯器涉及深部原位岩石的保温保压取芯，因此还需要提供保温所需的电能。
4.因而现有技术还有待改进和提高。


技术实现要素：

5.鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种保温保压取芯器智能通讯供能系统，旨在解决现有技术中的取芯器无法提供岩芯所需的保温电能的问题。
6.为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：
7.本发明实施例提供了一种保温保压取芯器智能通讯供能系统，其中，包括：
8.钻头；
9.壳体，一端与所述钻头相连接；
10.岩芯舱，位于所述壳体的一端内、用于放置岩芯；
11.第一保温层，覆盖设于所述岩芯舱外壁；
12.中心杆，设于所述壳体内、与所述岩芯舱相连接，其中，所述中心杆的对称的侧壁上设有安装槽；所述安装槽内设有电源线，所述电源线与所述第一保温层电连接。
13.进一步地，所述保温保压取芯器智能通讯供能系统中，还包括保压部件，所述保压部件设于所述岩芯舱的底部、且靠近于所述钻头。
14.进一步地，所述保温保压取芯器智能通讯供能系统中，还包括卡爪，所述卡爪对称设于所述保压部件和所述钻头之间，所述卡爪的一端与所述壳体相连接、另一端向内聚拢。
15.进一步地，所述保温保压取芯器智能通讯供能系统中，还包括第二保温层，所述第二保温层设于所述岩芯舱内壁。
16.进一步地，所述保温保压取芯器智能通讯供能系统中，所述第一保温层的材质为石墨烯，所述第二保温层的材质为环氧树脂。
17.进一步地，所述保温保压取芯器智能通讯供能系统中，所述中心杆内设有锂电池，所述锂电池与所述电源线电连接。
18.进一步地，所述保温保压取芯器智能通讯供能系统中，所述安装槽内设有绝缘层，
所述电源线置于所述绝缘层内。
19.进一步地，所述保温保压取芯器智能通讯供能系统中，所述保压部件为高压球阀。
20.进一步地，所述保温保压取芯器智能通讯供能系统中，所述安装槽内还设有信号传输线，所述钻头上设有随钻随测传感器；所述信号线与所述随钻随测传感器电连接。
21.进一步地，所述保温保压取芯器智能通讯供能系统中，所述中心杆为多段式结构，相邻所述中心杆中的电源线通过一绝缘螺钉相连接。
22.本发明所采用的技术方案具有以下有益效果：
23.本发明所提供的保温保压取芯器智能通讯供能系统包括：钻头；壳体，一端与所述钻头相连接；岩芯舱，位于所述壳体的一端内、用于放置岩芯；第一保温层，覆盖设于所述岩芯舱外壁；中心杆，设于所述壳体内、与所述岩芯舱相连接，其中，所述中心杆的对称的侧壁上设有安装槽；所述安装槽内设有电源线，所述电源线与所述第一保温层电连接。本发明通过在岩芯舱外壁设置第一保温层，可对岩芯舱内的岩芯进行有效保温，进一步在中心杆上设置安装槽，并在安装槽内设置电源线，通过电源线给第一保温层提供所需电能，以使第一保温层持续对岩芯舱进行加热保温。本发明实施例中的保温保压取芯器智能通讯供能系统可以为井下传输大电流，满足保温的电能需要。
附图说明
24.图1为本发明提供的一种保温保压取芯器智能通讯供能系统的整体结构示意图；
25.图2为图1中a
‑
a向的剖视图；
26.图3为本发明提供的一种保温保压取芯器智能通讯供能系统中第一种中心杆的结构示意图；
27.图4为图3中b处的截面图；
28.图5为图3中c处的截面图；
29.图6为本发明提供的一种保温保压取芯器智能通讯供能系统中第二种中心杆的结构示意图；
30.图7为图6中d处的截面图；
31.图8为图6中e处的截面图；
32.图9为本发明提供的一种保温保压取芯器智能通讯供能系统中第三种中心杆的结构示意图；
33.图10为图9中f处的截面图。
34.图中：100、钻头；200、壳体；300、岩芯舱；10、岩芯；400、第一保温层；500、中心杆；510、安装槽；511、电源线；600、保压部件；700、卡爪；800、第二保温层；512、绝缘层；520、绝缘螺钉。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
36.在实施方式和申请专利范围中，除非文中对于冠词有特别限定，否则“一”与“所
述”可泛指单一个或复数个。
37.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
38.在智能钻井中，希望在钻井的同时井下的各种测试系统采集钻井过程中需要的各项参数并将这些数据进行处理。采集处理这些参数后，通过高速信息通道将这些参数信息实时地传送给地面上的控制中心；地面上的控制中心接收到这些参数信息以后，会及时的处理这些参数信息，并根据这些参数信息给井下的设备反馈一些控制信息来保证钻井过程更加安全、有效的进行。因此提出了一种智能钻柱，其思路是以传统钻井系统为基础研制出一种钻柱，这种钻柱能够在钻头附近的钻杆内安装上井下的测控系统，并在钻杆内部嵌入式的安装上供电力和信息传输的缆线，通过接头将钻柱之间的线缆连接起来。从而在钻井的同时，实现井下参数的测试以及井下和地面控制中心之间的双工通信。所以可以将智能钻杆分成两种类型，一种钻杆是和钻头相连的，这种钻杆内部安装了用于通信的缆线和测控系统，而另一种钻杆内部仅仅安装了线缆，但以上两种智能钻杆均无法满足岩芯所需的保温电能。
39.本发明公开了一种保温保压取芯器智能通讯供能系统，请一并参阅图1至图10，其中，包括：钻头100；壳体200，一端与所述钻头100相连接；岩芯舱300，位于所述壳体200的一端内、用于放置岩芯10；第一保温层400，覆盖设于所述岩芯舱300外壁；中心杆500，设于所述壳体200内、与所述岩芯舱300相连接，其中，所述中心杆500的对称的侧壁上设有安装槽510；所述安装槽510内设有电源线511，所述电源线511与所述第一保温层400电连接。
40.在本发明实施例中，所述钻头100设置在所述壳体200的一端的外侧、用于岩石进行钻取，以使获取到的岩芯10进入岩芯舱300内，所述岩芯舱300设置在壳体200的一端的内侧、用于承接钻取的岩芯10，中心杆500的一端与岩芯舱300相连接、另一端外伸至所述壳体200的另一端，所述第一保温层400用于对岩芯舱300进行保温，所述安装槽510沿所述中心杆500的长轴方向设置且对称分布在所述中心杆500的上下两侧面、并用于容纳电源线511以及其他线材(如信号线等)，其中，所述安装槽510的开槽深度由所述电源线511的尺寸所决定。所述电源线511用于将电能传递至所述第一保温层400以使其发热，从而实现对岩芯舱300内岩芯10的保温。
41.需要说明的是，所述钻头100为现有结构，本发明对其不做赘述。
42.本发明通过在岩芯舱300外壁设置第一保温层400，可对岩芯舱300内的岩芯10进行有效保温，进一步在中心杆500上设置安装槽510，并在安装槽510内设置电源线511，通过电源线511给第一保温层400提供所需电能，以使第一保温层400持续对岩芯舱300进行加热保温。本发明实施例中的保温保压取芯器智能通讯供能系统可以为井下传输大电流，满足保温的电能需要。
43.作为进一步地方案，所述保温保压取芯器智能通讯供能系统还包括保压部件600，所述保压部件600设于所述岩芯舱300的底部、且靠近于所述钻头100。
44.在本发明实施例中，所述保压部件600用于保持岩芯舱300内部的压力。结合实际使用进行说明，在所述钻头100钻取岩芯10时，岩芯10从钻头100移动至岩芯舱300的底部，进而岩芯10通过所述保压部件600进入岩芯舱300内，其中，所述保压部件600具有单向导通性，也即是说只可从钻头100的方向将岩芯10放入岩芯舱300内，而当岩芯10完全进入岩芯舱300以后，则保压部件600关闭，岩芯10无法从岩芯舱300内掉落。在实际使用中可将岩芯舱300理解为一个阀门，例如，所述保压部件600为高压球阀。当然，对于保压部件600的型号仅为举例说明，对于具体的型号根据实际需求选择。
45.作为更进一步地方案，所述保温保压取芯器智能通讯供能系统还包括卡爪700，所述卡爪700对称设于所述保压部件600和所述钻头100之间，所述卡爪700的一端与所述壳体200相连接、另一端向内聚拢。
46.在本发明实施例中，所述卡爪700数量可以为两个，均对称设置在壳体200的另一端的内壁上，在所述钻头100钻取岩芯10时，岩芯10从钻头100移动至所述卡爪700处，岩芯10可沿着所述卡爪700的一端向其另一端移动，进而再通过所述保压部件600进入岩芯舱300内。若发生岩芯10从保压部件600中掉落的情况时，因为卡爪700的另一端呈向内聚拢状，且所述卡爪700的另一端聚拢后的空间小于所述岩芯10的底部的尺寸，因此岩芯10无法从卡爪700的另一端向其一端移动，从而通过卡爪700进一步的确保岩芯10不会从岩芯舱300内掉落。
47.当然，上述对于所述卡爪700的数量仅为举例，为了防止岩芯10的掉落还可以将卡爪的数量设置为4或6个等。
48.作为更进一步地方案，所述保温保压取芯器智能通讯供能系统还包括第二保温层800，所述第二保温层800设于所述岩芯舱300内壁。
49.在本发明实施例中，当岩芯10进入至岩芯舱300内后，由于岩芯10温度会逐渐降低，因此通过第二保温层800可有效防止岩芯10腔内热量的流失。也即是说，通过第一保温层400可对岩芯舱300的外壁进行加热，及时补充在取芯至提芯过程中降低的温度，进一步地通过第二保温层800可实现对加热后的岩芯10的保温；通过第一保温层400和第二保温层800的配合可使岩芯舱300的温度稳定，实现岩芯10的保温功能。
50.其中，所述第一保温层400的材质为石墨烯，所述第二保温层800的材质为环氧树脂或空心玻璃微珠复合保温材料。具体的，由于采用石墨烯的材质，所述第一保温层400可在24v电压驱动下，10秒内由25摄氏度升温至100摄氏度，功率密度达到40w/[cm]2，并且发热均匀。因此，通过选用石墨烯材质的第一保温层400可有效对岩芯舱300内的岩芯10进行加热保温。
[0051]
作为更进一步地方案，所述中心杆500内设有锂电池(图中未示出)，所述锂电池与所述电源线511电连接。应理解的是，本发明对所述锂电池的型号不做限定。
[0052]
作为更进一步地方案，所述安装槽510内设有绝缘层512，所述电源线511置于所述绝缘层512内。
[0053]
在本发明实施例中，所述绝缘层512皮设置在所述安装槽510内、与所述安装槽510的形状相适配，避免所述电源线511和中心杆500接触导电，所述电源线511包裹在所述绝缘层512内，可选的，所述绝缘层512为橡胶。
[0054]
作为更进一步地方案，所述安装槽510内还设有信号传输线(图中未示出)，所述钻
头100上设有随钻随测传感器(图中未示出)；所述信号线与所述随钻随测传感器电连接。
[0055]
在本发明实施例中，因为所述钻头100上集成有随钻随测传感器(图中未示出)，所述信号传输线与所述随钻随测传感器相连接，因此在钻头100工作时需要将所述随钻随测传感器所测得的数据及时传递至地面的控制中心，以使地面上的控制中心接收到这些参数信息以后，会及时的处理这些参数信息，并根据这些参数信息给井下的设备反馈一些控制信息来保证钻井过程更加安全、有效的进行。应理解的是，本发明对所述随钻随测传感器的型号不做限定。
[0056]
请继续参阅图3至图10，作为更进一步地方案，所述中心杆500为多段式结构，相邻所述中心杆500中的电源线511通过一绝缘螺钉520相连接。
[0057]
在本发明实施例中，由于中心杆500在使用时会存在分段的情况，为便于连通各个中心杆500之间的电流，通过一绝缘螺钉520可将各个电源线511连接。其中，由于中心杆500的形状会产生不同变化，因此为了使电源线511适配中心杆500，在中心杆500的轴向方向设有多个绝缘螺钉520，通过多个绝缘螺钉520可将电源线511固定在所述安装槽510内。可以想到的是，当安装槽510内设有信号传输线时通过绝缘螺钉520一并将信号传输线和电源线511固定在安装槽510内。
[0058]
下面对本发明实施例中的保温保压取芯器智能通讯供能系统的工作原理做详细描述：
[0059]
一方面，通过第二保温层800可有效防止岩芯10腔内热量的流失，进一步再通过电源线511连接所述锂电池给第一保温层400提供所需电能，以使第一保温层400持续对岩芯舱300进行加热保温，从而对岩芯舱300内的岩芯10进行有效保温。
[0060]
另一方面，在钻头100钻取岩芯10时，岩芯10从钻头100移动至岩芯舱300的底部，进而岩芯10通过所述保压部件600进入岩芯舱300内，其中，所述保压部件600具有单向导通性，也即是说只可从钻头100的方向将岩芯10放入岩芯舱300内，而当岩芯10完全进入岩芯舱300以后，则保压部件600关闭，岩芯10无法从岩芯舱300内掉落，以保持舱体内部压力。
[0061]
又一方面，通过将信号传输线与随钻随测传感器相连接，因此在钻头100工作时需要将所述随钻随测传感器所测得的数据及时传递至地面的控制中心，以使地面上的控制中心接收到这些参数信息以后，会及时的处理这些参数信息，并根据这些参数信息给井下的设备反馈一些控制信息来保证钻井过程更加安全、有效的进行。
[0062]
综上所述，本发明提供了一种保温保压取芯器智能通讯供能系统，包括：钻头；壳体，一端与所述钻头相连接；岩芯舱，位于所述壳体的一端内、用于放置岩芯；第一保温层，覆盖设于所述岩芯舱外壁；中心杆，设于所述壳体内、与所述岩芯舱相连接，其中，所述中心杆的对称的侧壁上设有安装槽；所述安装槽内设有电源线，所述电源线与所述第一保温层电连接。本发明通过在岩芯舱外壁设置第一保温层，可对岩芯舱内的岩芯进行有效保温，进一步在中心杆上设置安装槽，并在安装槽内设置电源线，通过电源线给第一保温层提供所需电能，以使第一保温层持续对岩芯舱进行加热保温。本发明实施例中的保温保压取芯器智能通讯供能系统可以为井下传输大电流，满足保温的电能需要。
[0063]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的方案后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识
或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求所指出。