[发明专利]原位煤岩保温保压取心装置及应用方法

说明书

本发明涉及煤层气钻井取心技术领域，特别涉及一种原位煤岩保温保压取心装置及应用方法。该装置包括上接头、外筒和取心钻头，上接头下端连接外筒，外筒下端连接取心钻头；上接头下端内壁连接连接套，连接套下端设计为与启动球相匹配密封的压力球座，压力球座上端的连接套上开有连通孔Ⅰ，差动滑套挂接在压力球座上并挡住连通孔Ⅰ，差动滑套上开有连通孔Ⅱ。本发明实现了使取出的煤岩样品最大限度地保持原始地层的温度和压力，采用韧性压力膜包覆已进筒的原始煤心免受钻井液等外来流体的污染，并在后续保压阶段隔离高压液压油，进而最大限度地保护煤心的原始物理和化学特征，确保获取高质量的保真煤心样品。

技术领域：

本发明涉及煤层气钻井取心技术领域，特别涉及一种原位煤岩保温保压取心装置及应用方法。

背景技术：

煤层气是煤层自生自储的非常规天然气，其主要成份是甲烷。随着勘探开发技术的进步，煤层气、页岩气等非常规能源开发日益受到世界能源大国的重视。煤层气开发首先需要明确储层中煤层气含量等关键参数，这对于煤层气资源评价、产能预测、风险管控都尤为重要。从工程技术的角度出发，准确获取深层煤层气含量最为直接有效的途径就是采用取心技术获取原始煤层样品。但是由于煤储层强度低、变形量大、非均质性强、以及煤层气易解析和逸散等特征，导致常规油气井取心工具无法获取高质量的保真煤心样品。随着煤层的勘探开发深度的逐渐增加，地层温度和上覆岩层压力等这些在浅层煤层气开发中可以忽略的因素越来越对取心工具和工艺产生重大的影响。就目前而言，经济高效的深层煤层气保温保压取心装置还较匮乏。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是提供一种原位煤岩保温保压取心装置及应用方法，该装置实现了使取出的煤岩样品最大限度地保持原始地层的温度和压力，采用韧性压力膜包覆已进筒的原始煤心免受钻井液等外来流体的污染，并在后续保压阶段隔离高压液压油，进而最大限度地保护煤心的原始物理和化学特征，确保获取高质量的保真煤心样品。克服了现有取心工具获取深层煤层气原位岩心无法保持原始地层温度和压力的不足。

本发明所采取的技术方案是：一种原位煤岩保温保压取心装置，包括上接头、外筒和取心钻头，上接头下端连接外筒，外筒下端连接取心钻头；上接头下端内壁连接连接套，连接套下端设计为与启动球相匹配密封的压力球座，压力球座上端的连接套上开有连通孔Ⅰ，差动滑套挂接在压力球座上并挡住连通孔Ⅰ，差动滑套上开有连通孔Ⅱ，差动滑套能够沿连接套上移并使连通孔Ⅱ与连通孔Ⅰ相对应连通，差动滑套下端连接分流接头，分流接头外壁接触密封外筒内壁，分流接头上开有连通差动滑套外侧和分流接头内部的流通孔Ⅱ，分流接头下端连接发电机保护筒；

发电机保护筒上开有流通孔Ⅰ，发电机保护筒内部通过流通孔Ⅰ与液流通道相连通，该液流通道为下部内管柱与外筒及取心钻头之间的环空，该下部内管柱包括连接筒、密封接头、保温保压内筒、球阀仓，发电机保护筒下端连接连接筒，连接筒下端连接密封接头，密封接头下端连接保温保压内筒，保温保压内筒下端设置球阀仓，密封球阀通过转轴安装在球阀仓内，密封球阀与保温保压内筒下端之间安装岩心爪，密封球阀上加工有驱动滑道，圆环挡销安装在外筒下部内壁上，圆环挡销的销体端伸入到密封球阀的驱动滑道内，在密封球阀上行过程中密封球阀受圆环挡销销体作用进行旋转90°直至彻底关闭密封保温保压内筒；

发电机保护筒内部设有井下发电机，连接筒内设置电动机、油箱、与油箱相连接的液压泵、电池、控制芯片，井下发电机为电动机、电池供电，电动机分别与电池、液压泵相连接，液压泵与液压管线相连接，液压管线下端穿过密封接头与保温保压内筒内部相通；保温保压内筒内壁上设置温度控制机构，韧性压力膜一端密封固定于保温保压内筒的下端，韧性压力膜另一端密封固定于温度压力探测仪的后端，温度压力探测仪通过销钉固定在密封球阀内，温度压力探测仪由电池供电，控制芯片控制电动机和温度控制机构工作，控制芯片记录存储温度压力探测仪探测的信息。

液压管线上安装有单流阀。

温度控制机构为并联而成的多组PN结。