CN108194078A - 一种地热井气动潜孔锤钻进防喷取样器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地热资源勘探技术领域，公开了一种地热井气动潜孔锤钻进防喷取样器，包括：部分套设在钻杆露置于地面上的端部的外围的防喷取样器外壳体，在所述防喷取样器外壳体的内部从左至右依次构造有缓冲腔、导流腔、泄压分流腔以及样品采集释放腔，其中，所述导流腔的入口端与所述缓冲腔的出口端相连通，所述泄压分流腔的入口端与所述导流腔的出口端相连通，所述样品采集释放腔的入口端与所述泄压分流腔的出口端相连通，在所述泄压分流腔的底壁上构造有泄水口，在所述样品采集释放腔的顶壁上构造有出气口，在所述样品采集释放腔的底壁上构造有取样口。该防喷取样器具有减少防喷造成的辅助时间和提高岩屑样品的有效采样率的优点。
Description
技术领域
本发明涉及地热资源勘探技术领域，特别是涉及一种地热井气动潜孔锤钻进防喷取样器。
背景技术
随着市场对地热资源勘查及开发利用的重视程度越来越重，高效勘查开发地热井成为快速推动地热能应用发展的重点之一，在开发地热井的过程中，通常采用潜孔锤钻进技术，但在潜孔锤进行施工时，由于其自身的钻进特性，钻取岩屑样品带来的损耗率以及钻进过程中因产生防喷现象而造成的辅助时间，大大地限制了潜孔锤钻进工艺的效率，同时，也增加了钻进过程中的成本。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种地热井气动潜孔锤钻进防喷取样器，以解决现有技术中在进行潜孔锤钻进施工的过程中，造成延长防喷的辅助时间以及降低岩屑样品的采样率的技术问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种地热井气动潜孔锤钻进防喷取样器，包括：部分套设在钻杆露置于地面上的端部的外围的防喷取样器外壳体，在所述防喷取样器外壳体的内部从左至右依次构造有缓冲腔、导流腔、泄压分流腔以及样品采集释放腔，其中，所述导流腔的入口端与所述缓冲腔的出口端相连通，所述泄压分流腔的入口端与所述导流腔的出口端相连通，所述样品采集释放腔的入口端与所述泄压分流腔的出口端相连通，在所述泄压分流腔的底壁上构造有泄水口，在所述样品采集释放腔的顶壁上构造有出气口，在所述样品采集释放腔的底壁上构造有取样口。
其中，所述缓冲腔的下端与地热井的井口密封连接，所述缓冲腔包围在所述钻杆露置于地面上的端部的外围。
其中，所述缓冲腔包括与地热井的井口相连通的上开口式渐扩腔、与所述上开口式渐扩腔相连通的环形腔，以及与所述环形腔相连通的下开口式渐扩腔。
其中，所述导流腔的内孔径小于所述泄压分流腔的内孔径。
其中，在所述泄压分流腔的内部并位于所述泄水口的上方设有能够将液固两相混合物进行分离的筛网组。
其中，所述筛网组包括从下至上依次叠设的多个过滤筛网，其中，上一个所述过滤筛网的网孔的孔径大于或小于与其相邻设置的下一个所述过滤筛网的网孔的孔径。
其中，所述筛网组包括从下至上依次呈错落式叠设的多个过滤筛网，其中，各个所述过滤筛网的网孔的孔径均相同。
其中，所述筛网组的第一端搭接在所述导流腔的出口端，所述筛网组的第二端搭接在所述样品采集释放腔的底壁上，其中，所述第一端所在的水平面高于所述第二端所在的水平面。
(三)有益效果
本发明提供的防喷取样器，与现有技术相比，具有如下优点：
通过向该钻杆的气体通道内注入压力气体，由于压力气体的压力通常较高，在该压力气体的压力作用下，将钻进过程中产生的气固两相混合物(气体和岩屑样品的混合物)或气液固三相混合物(气体、液体和岩屑样品的混合物)沿环空朝井口的方向上返，并使得上返的气固两相混合物或气液固三相混合物进入到缓冲腔内后再依次流经导流腔和泄压分流腔，最后流入到样品采集释放腔内，通过将气体从出气口释放到外部，从而可以起到泄压的作用，使得防喷取样器外壳体的内部腔室中的压力恒定，确保钻进的连续作业。此外，通过使用本申请的防喷取样器，可以很好地避免从环空上返的气固两相混合物或气液固三相混合物从井口喷出，进一步地，避免在喷出的过程中因无法继续进行钻进作业而导致延长除正常钻进以外的时间。也就是说，通过使用本申请的防喷取样器，高压流体喷出后不影响正常的施工操作，并且能够连续取样，防止样品流失，实现防喷、分流以及取样的同时进行。
此外，还需要说明的是，由于气体的密度较轻，通常会具有向上流动的特性，通过将出气口设置在样品采集释放腔的顶壁上，从而满足气体的流动路线，使得气体能够尽快地经该出气口排放到外部，达到及时泄压和确保钻进的连续作业的目的。
附图说明
图1为本申请的实施例的地热井气动潜孔锤钻进防喷取样器的侧视结构示意图；
图2为本申请的实施例的地热井气动潜孔锤钻进防喷取样器的俯视结构示意图。
图中，1：防喷取样器外壳体；2：缓冲腔；21：上开口式渐扩腔；22：环形腔；23：下开口式渐扩腔；3：导流腔；4：泄压分流腔；41：泄水口；5：样品采集释放腔；51：出气口；52：取样口；6：筛网组；61：第一端；62：第二端；200：钻杆；300：地热井的井口；400：环空。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
如图1所示，图中示意性地显示了该防喷取样器包括防喷取样器外壳体1、缓冲腔2、导流腔3、泄压分流腔4以及样品采集释放腔5。
在本申请的实施例中，该防喷取样器外壳体1部分套设在该钻杆200露置于地面上的端部的外围。
在该防喷取样器外壳体1的内部从左至右依次构造有缓冲腔2、导流腔3、泄压分流腔4以及样品采集释放腔5，其中，该导流腔3的入口端与缓冲腔2的出口端相连通，泄压分流腔4的入口端与导流腔3的出口端相连通，该样品采集释放腔5的入口端与泄压分流腔4的出口端相连通，在该泄压分流腔4的底壁上构造有泄水口41，在该样品采集释放腔5的顶壁上构造有出气口51，在该样品采集释放腔的底壁上构造有取样口52。需要说明的是，本申请的防喷取样器位于地面上，钻杆200位于井下，在钻杆200与井下的井筒之间构造有环空400，该钻杆200的内部具有气体通道，具体地，通过向该钻杆200的气体通道内注入压力气体，由于压力气体的压力通常较高，在该压力气体的压力作用下，将钻进过程中产生的气固两相混合物(气体和岩屑样品的混合物)或气液固三相混合物(气体、液体和岩屑样品的混合物)沿环空400朝井口的方向上返，并使得上返的气固两相混合物或气液固三相混合物进入到缓冲腔2内后再依次流经导流腔3和泄压分流腔4，最后流入到样品采集释放腔5内，通过将气体从出气口51释放到外部，从而可以起到泄压的作用，使得防喷取样器外壳体1的内部腔室中的压力恒定，确保钻进的连续作业。此外，通过使用本申请的防喷取样器，可以很好地避免从环空400上返的气固两相混合物或气液固三相混合物从井口喷出，进一步地，避免在喷出的过程中因无法继续进行钻进作业而导致延长除正常钻进以外的时间。也就是说，通过使用本申请的防喷取样器，高压流体喷出后不影响正常的施工操作，并且能够连续取样，防止样品流失，实现防喷、分流以及取样的同时进行。
此外，还需要说明的是，由于气体的密度较轻，通常会具有向上流动的特性，通过将出气口51设置在样品采集释放腔5的顶壁上，从而满足气体的流动路线，使得气体能够尽快地经该出气口51排放到外部，达到及时泄压和确保钻进的连续作业的目的。
在钻井过程中，随着钻杆200向下钻进深度的不断加深，当钻进的底部没有水，则从环空400会上返出气固两相混合物，当钻进的底部有水，则从环空400会上返出气液固三相混合物。
如图1和图2所示，在本申请的一个比较优选的技术方案中，该缓冲腔2的下端与地热井的井口300密封连接，该缓冲腔2包围在该钻杆200露置于地面上的端部的外围。需要说明的是，通过使得该缓冲腔2与地热井的井口300进行密封连接，从而可以避免发生从环空400中上返的气固两相混合物或气液固三相混合物喷出到外部，造成无法实现连续钻进的情况。
如图1和图2所示，图中还示意性地显示了该缓冲腔2包括与地热井的井口300相连通的上开口式渐扩腔21、与该上开口式渐扩腔相连通的环形腔22，以及与该环形腔22相连通的下开口式渐扩腔23。需要说明的是，由于从井下上返的气固两相混合物或气液固三相混合物的压力较大，为避免出现喷涌的现象，通过将该缓冲腔2的下端，即，与地热井的井口300相连接的部分构造成上开口式渐扩腔21，从而可以起到减压和缓冲的作用，有效地达到防喷的目的。同时，通过将该缓冲腔2的上端构造成下开口式渐扩腔23，从而可以使得该缓冲腔2上端的周壁的整体构造成伞状结构，当井下上返的气固两相混合物或气液固三相混合物撞击到该缓冲腔2的上端的周壁上时，通过将该缓冲腔2的上端的周壁的整体构造成伞状结构，因而，可以对该冲击力起到一定分散的作用，进一步地，减弱对该缓冲腔2的上端的周壁的冲击强度。
如图1所示，图中还示意性地显示了该导流腔3的内孔径小于泄压分流腔4的内孔径。具体地，在流量一定的情况下，通过增大气固两相混合物或气液固三相混合物流过的孔径，从而可以在一定程度上减小气固两相混合物或气液固三相混合物的压力，也就是说，通过使得导流腔3的内孔径小于泄压分流腔4的内孔径，从而可以起到降压、分流的作用。
如图1所示，在本申请的一个比较优选的技术方案中，在该泄压分流腔4的内部并位于泄水口41的上方设有能够将液固两相混合物进行分离的筛网组6。需要说明的是，该筛网组6是由多个过滤筛网叠设而成，因而，具有较好的过滤功能，即，能够将流经的液固两相混合物中的液体过滤掉并经泄水口41排出，同时，将存留在筛网组6上的固体(岩屑样品)经取样口52进行收集。
如图1所示，为进一步优化上述技术方案中的筛网组6，在上述技术方案的基础上，该筛网组6包括从下至上依次叠设的多个过滤筛网(图中未示出)，其中，上一个过滤筛网的网孔的孔径大于或小于与其相邻设置的下一个过滤筛网的网孔的孔径。具体地，通过使得上下呈相邻式设置的过滤筛网的网孔的孔径不同，从而可以有效地提高该筛网组6整体的过滤性能，确保能够对从井下上返的气固两相混合物以及气液固三相混合物进行分离，并将液体部分从泄水口41处排出，将固体部分存留在筛网组6上，并在取样口52处对采集到的固体(岩屑样品)进行收集。
在另一个实施例中，该筛网组6包括从下至上依次呈错落式叠设的多个过滤筛网，其中，各个过滤筛网的网孔的孔径均相同。这样，通过将网孔孔径相同的过滤筛网从下至上呈错落式叠设，从而可以间接地实现对每一层的过滤筛网的网孔的孔径的大小的更改，这样，就可以有效地提高该筛网组6的过滤精度，确保液体被过滤掉，固体能够存留在该筛网组6上，避免因筛网组6上的网孔的孔径过大，导致岩屑样品从泄水口41处流到外部，造成采集井下的岩屑样品不准确的情况。
在另一个实施例中，该筛网组6的第一端61搭接在导流腔3的出口端，筛网组6的第二端62搭接在样品采集释放腔5的底壁上，其中，第一端61所在的水平面高于第二端62所在的水平面。具体地，通过使得筛网组6的第一端61所在的水平面高于第二端62所在的水平面，从而可以起到导向的作用，具体地，可以引导岩屑样品从导流腔3的出口端滑落经过泄压分流腔4后继续滑向该样品采集释放腔5中，并在取样口52处对采集到的岩屑样品进行收集。
综上所述，通过向该钻杆200的气体通道内注入压力气体，由于压力气体的压力通常较高，在该压力气体的压力作用下，将钻进过程中产生的气固两相混合物(气体和岩屑样品的混合物)或气液固三相混合物(气体、液体和岩屑样品的混合物)沿环空400朝井口300的方向上返，并使得上返的气固两相混合物或气液固三相混合物进入到缓冲腔2内后再依次流经导流腔3和泄压分流腔4，最后流入到样品采集释放腔5内，通过将气体从出气口51释放到外部，从而可以起到泄压的作用，使得防喷取样器外壳体1的内部腔室中的压力恒定，确保钻进的连续作业。此外，通过使用本申请的防喷取样器，可以很好地避免从环空400上返的气固两相混合物或气液固三相混合物从井口300喷出，进一步地，避免在喷出的过程中因无法继续进行钻进作业而导致延长除正常钻进以外的时间。也就是说，通过使用本申请的防喷取样器，高压流体喷出后不影响正常的施工操作，并且能够连续取样，防止样品流失，实现防喷、分流以及取样的同时进行。
此外，还需要说明的是，由于气体的密度较轻，通常会具有向上流动的特性，通过将出气口51设置在样品采集释放腔5的顶壁上，从而满足气体的流动路线，使得气体能够尽快地经该出气口51排放到外部，达到及时泄压和确保钻进的连续作业的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种地热井气动潜孔锤钻进防喷取样器，其特征在于，包括：
部分套设在钻杆露置于地面上的端部的外围的防喷取样器外壳体，在所述防喷取样器外壳体的内部从左至右依次构造有缓冲腔、导流腔、泄压分流腔以及样品采集释放腔，其中，所述导流腔的入口端与所述缓冲腔的出口端相连通，所述泄压分流腔的入口端与所述导流腔的出口端相连通，所述样品采集释放腔的入口端与所述泄压分流腔的出口端相连通，在所述泄压分流腔的底壁上构造有泄水口，在所述样品采集释放腔的顶壁上构造有出气口，在所述样品采集释放腔的底壁上构造有取样口。
2.根据权利要求1所述的地热井气动潜孔锤钻进防喷取样器，其特征在于，所述缓冲腔的下端与地热井的井口密封连接，所述缓冲腔包围在所述钻杆露置于地面上的端部的外围。
3.根据权利要求2所述的地热井气动潜孔锤钻进防喷取样器，其特征在于，所述缓冲腔包括与地热井的井口相连通的上开口式渐扩腔、与所述上开口式渐扩腔相连通的环形腔，以及与所述环形腔相连通的下开口式渐扩腔。
4.根据权利要求1所述的地热井气动潜孔锤钻进防喷取样器，其特征在于，所述导流腔的内孔径小于所述泄压分流腔的内孔径。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的地热井气动潜孔锤钻进防喷取样器，其特征在于，在所述泄压分流腔的内部并位于所述泄水口的上方设有能够将液固两相混合物进行分离的筛网组。
6.根据权利要求5所述的地热井气动潜孔锤钻进防喷取样器，其特征在于，所述筛网组包括从下至上依次叠设的多个过滤筛网，其中，上一个所述过滤筛网的网孔的孔径大于或小于与其相邻设置的下一个所述过滤筛网的网孔的孔径。
7.根据权利要求5所述的地热井气动潜孔锤钻进防喷取样器，其特征在于，所述筛网组包括从下至上依次呈错落式叠设的多个过滤筛网，其中，各个所述过滤筛网的网孔的孔径均相同。
8.根据权利要求5所述的地热井气动潜孔锤钻进防喷取样器，其特征在于，所述筛网组的第一端搭接在所述导流腔的出口端，所述筛网组的第二端搭接在所述样品采集释放腔的底壁上，其中，所述第一端所在的水平面高于所述第二端所在的水平面。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180622 |