结构简单的磁力触发多向保压取心装置及岩样提取方法与流程

1.本发明涉及深部保压取样技术领域，尤其涉及一种结构简单的磁力触发多向保压取心装置及岩样提取方法。


背景技术：

2.保压取心是指保持或接近地层压力的一项取心技术，通过使岩样保持原始应力环境，从而获得原位应力环境下的珍贵样品。进一步可以定量分析岩样中的原位参数，如油水饱和度、原位瓦斯压力等重要数据。故保压取心是实现深部能源精准开发与利用的重要科学技术之一。其中，实现保压的一个重要部件便是保压控制器，通过保压控制器的井下自动关闭实现岩心室的下端密闭。
3.目前，对设翻板式保压控制器的保压取心装置研究较多，例如中国专利文献cn109458147a公开的取心装置，其翻板阀包括阀座和密封阀瓣，所述阀座同轴安装在钻机外筒内壁上，密封阀瓣一端通过弹簧片与阀座上端外侧壁铰接，当失去岩心筒的限制后，密封阀瓣在弹簧片弹力和自身重力作用下翻转。对于水平或倾斜方向钻进时，该翻板阀的自重难以发挥使其与阀座闭合的作用，因而只适用于近垂直方向的钻进取心。
4.此外，仅仅依靠弹片的初始弹力以及密封阀瓣自重来密封，使得初始密封效果不佳。为增加初始密封比压，其设置了结构复杂的触发机构，当岩心筒提升到一定高度后，触发机构的触发内筒在触发弹簧的弹力以及自身重力的作用下回落至压在密封阀瓣上，对翻板阀施加密封比压。触发机构的设置，使得该取心装置的结构复杂。


技术实现要素：

5.本技术为了解决上述技术问题提供一种结构简单的磁力触发多向保压取心装置及岩样提取方法。
6.本技术通过下述技术方案实现：一种结构简单的磁力触发多向保压取心装置，包括岩心筒、外筒和翻板阀，所述翻板阀包括阀座和密封阀瓣，阀座同轴安装在外筒内，密封阀瓣一端与阀座上端活动连接，所述密封阀瓣上装有第一磁性件，所述阀座上装有用于吸引所述第一磁性件的第二磁性件，所述磁力触发多向保压取心装置内不设触发机构。
7.特别的，第一磁性件和第二磁性件均为瓦形磁体，第一磁性件与密封阀瓣走形一致，第二磁性件与阀座走形一致。
8.可选的，所述阀座上装有三块第二磁性件，三块第二磁性件沿圆周方向等间隔布置。
9.特别的，所述三块第二磁性件采用径向充磁。
10.可选的，在密封阀瓣外表面开槽，所述第一磁性件装于密封阀瓣外表面的槽中；在阀座内壁开槽，第二磁性件装于阀座内壁的槽中。
11.特别的，所述外筒上装有用于对第一磁性件产生排斥力的第三磁性件；
当密封阀瓣打开90
°
时，密封阀瓣上的第一磁性件与外筒内壁的第三磁性件正对。
12.可选的，所述第三磁性件为瓦形磁体，第三磁性件与外筒走形一致。
13.可选的，在外筒内壁开槽安装所述瓦形磁体。
14.可选的，第一磁性件和第三磁性件采用径向充磁。
15.特别的，所述外筒包括上外筒和下外筒，所述阀座装于上外筒内，下外筒上端伸进上外筒内，下外筒上端面与阀座下端面相抵持，下外筒与上外筒通过螺纹连接；所述阀座外壁设有至少一个限位凸部，所述上外筒内壁有与所述限位凸部适配的限位凹槽，所述限位凸部位于所述限位凹槽内。
16.使用磁力触发多向保压取心装置的岩样提取方法，向上提升岩心筒，当岩心筒越过密封阀瓣顶端时，密封阀瓣失去岩心筒的限制，外筒上的第三磁性件对所述第一磁性件的斥力使密封阀瓣迅速闭合旋转；当密封阀瓣旋转到一定角度，密封阀瓣受到阀座上的第二磁性件的吸引力而迅速回到阀座顶面与阀座闭合。
17.与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：1，本技术的翻板阀采用磁力触发闭合，初始密封可靠，取消了现有取心装置内的触发机构，在保证保压性能的同时，简化了取心装置的结构；2，本技术利用三片径向充磁的瓦形磁体形成闭合的磁场回路，磁极的相对面积较大，可以使得密封阀瓣在闭合后，第一磁性件与第二磁性件之间的作用面积很大，从而实现更大的吸引力；同时，径向充磁的磁体之间不会相互作用，使得磁场重新分布后磁场线的方向更加向密封阀瓣的垂直面集中，从而使得密封阀瓣的磁力方向和磁场线的方向更加接近，形成更大的初始密封力，使得密封阀瓣和阀座之间形成可靠的挤压密封；3，本技术利用限位凸起和限位凹槽对阀座与外筒进行限位，不仅可防止阀座与外筒发生周向移位，避免导致第三磁性件与第一磁性件偏移而影响阀瓣的闭合；还可避免阀座发生轴向移位。
附图说明
18.此处所说明的附图用来提供对本技术实施方式的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施方式的限定。
19.图1是密封阀瓣开启时磁力触发多向保压取心装置的结构示意图；图2是图1中a处的局部放大图；图3是密封阀瓣闭合时磁力触发多向保压取心装置的结构示意图；图4是图3中b处的局部放大图；图5是翻板阀的三维图；图6是阀座上的三块第二磁性件的充磁方向示意图。
具体实施方式
20.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
21.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
22.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
23.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、
ꢀ“
内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。
26.实施例一如图1-图5所示，本实施例公开的结构简单的磁力触发多向保压取心装置，包括岩心筒1、外筒2、翻板阀3、内杆5、捕芯器6和取心钻具，捕芯器6设于岩心筒1下端内部。
27.翻板阀3包括阀座31和密封阀瓣32，阀座31同轴安装在外筒2内壁上，阀座31的外壁与外筒2的内壁间设有第一密封圈，翻板阀3外周开槽装有第二密封圈7。
28.密封阀瓣32一端与阀座31上端活动连接。可选的，阀座31可通过销轴与密封阀瓣32转动连接。
29.密封阀瓣32上装有第一磁性件41，阀座31上装有用于吸引第一磁性件41的第二磁性件42。
30.特别的，在阀座31内壁开槽，第二磁性件42装于阀座31内壁的槽中。在密封阀瓣32外表面开槽，第一磁性件41装于密封阀瓣32外表面的槽中。
31.可选的，在外筒2内壁开槽安装有第三磁性件43，第三磁性件43用于给第一磁性件41产生排斥力。最好的，当密封阀瓣32打开90
°
时，密封阀瓣32上的第一磁性件41与外筒2内壁的第三磁性件43正对。
32.特别的，第一磁性件41、第二磁性件42和第三磁性件43均为瓦形磁体。第一磁性件41与密封阀瓣走形一致，第二磁性件42与阀座31走形一致，第三磁性件43与外筒2走形一致。最好的，第一磁性件41的外表面与密封阀瓣32外表面齐平，第二磁性件42的内壁与阀座31内壁齐平。
33.特别的，第二磁性件42的数量根据需要合理设置。可选的，阀座31上沿圆周方向等间隔布置三块第二磁性件42。
34.可选的，三块第二磁性件42、第一磁性件41、第三磁性件43均采用径向充磁，第一磁性件41与第三磁性件43的磁场方向相反。第一磁性件41触发闭合后与第二磁性件42的磁场形成闭合回路。
35.如图6所示。三块第二磁性件42的南北极方向一致，将三块第二磁性件42布在阀座31内部，形成一个完整的复杂磁场，通过该磁场作用使得密封阀瓣32闭合瞬间被磁力牢牢吸引，从而克服密封圈产生的弹塑性能量，最终紧密贴合在阀座31上，形成初始磁密封。
36.此外，利用三片径向充磁的瓦形磁体形成闭合的磁场回路，磁极的相对面积较大，可以使得密封阀瓣32在闭合后，第一磁性件41与第二磁性件42之间的作用面积很大，从而实现更大的吸引力，相对于其他的充磁方向环向，轴向具有更大的相对作用面积。
37.同时，径向充磁的磁体之间不会相互作用，使得磁场重新分布后磁场线的方向更加向密封阀瓣32的垂直面集中，从而使得密封阀瓣32的磁力方向和磁场线的方向更加接近，形成更大的初始密封力，使得密封阀瓣32和阀座31之间形成挤压密封。
38.本技术的工作原理：如图1、图2所示，当岩心筒1位于阀座31中，密封阀瓣32开启90度；此时，第三磁性件43对第一磁性件41产生排斥磁力会给密封阀瓣32一个闭合的初始动力，但由于密封阀瓣32被限制在岩心筒1与外筒2之间，所以密封阀瓣32无法闭合；如图3、图4所示，当岩心筒1由内杆5提升至越过密封阀瓣32顶端时，密封阀瓣32失去岩心筒1的限制后，第三磁性件43对密封阀瓣32的初始动力使密封阀瓣32迅速闭合旋转；当密封阀瓣32旋转到一定角度，密封阀瓣32上的第一磁性件41与第二磁性件42之间形成闭合磁场，形成向下的磁场力，使得密封阀瓣32迅速回到阀座31顶面并与阀座31闭合密封，大大提高了翻板阀的密封性能。
39.因密封阀瓣32与阀座31在磁力作用下可得到可靠的初始密封，因而本技术取消了触发机构，在保证保压性能的同时，简化了取心装置的结构。
40.实施例二本实施例在阀座31外壁设有至少一个限位凸部311，限位凸部311与阀座31一体制造，限位凸部311底面与阀座31下端面齐平。限位凸部311的数量根据需要合理设置，限位凸部311最好沿阀座31的圆周方向等间隔设置至少两个。
41.值得说明的是，限位凸部311顶面低于阀座31上的第一密封圈。
42.外筒2包括上外筒21和下外筒22。上外筒21内壁有与限位凸部311适配的限位凹槽211，以阀座31外壁两个对称设置的限位凸部311为例，上外筒21内壁有两个对称设置的限位凹槽211。
43.阀座31和第三磁性件43装于上外筒21内，下外筒22上端伸进上外筒21内，下外筒22上端面与阀座31下端面相抵持，下外筒22与上外筒21通过螺纹连接，限位凸部311一一位于限位凹槽211内。
44.阀座31与上外筒21通过限位凸部311、限位凹槽211限位，一方面可以防止在使用过程中，阀座31与上外筒21发生周向移位，导致第二磁性件42与第一磁性件41偏移，而影响密封阀瓣32的闭合；同时在下外筒22的配合下，还可避免阀座31发生轴向移位；另一方面，
限位凸部311与限位凹槽211可以在组装时起到定位作用，以便于装配时，快速对齐第三磁性件43与第一磁性件41。
45.以上的具体实施方式，对本技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。