取芯筒阀组件制造技术

一种阀组件，该阀组件用在能够定位在钻探设备的钻柱内的取芯筒头组件的内管构件中。该阀组件使用两个分离的表面和具有力FS的偏置元件来工作。当存在流体静力学压力时，在这些表面上产生力，这些力与压力具有直接关系，因为压力的增大将增大该力并且反之亦然。表面区域设计成使得阀在预定的流体压力下时将保持关闭，从而指示钻探工内管已经着陆。当钻探工释放流体压力并且压力减小时，相应的力之间的力差减小，直到阀通过来自偏置元件的力打开以进行钻探为止。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】取芯筒阀组件
本专利技术总体上涉及取芯筒。更具体地，本专利技术涉及取芯筒头组件。
技术介绍
已知的是在各种连接中使用阀，阀通过在承受来自流体的特定压力时被打开来对流体的供给进行控制。一个这种应用是在绳索取芯钻探中，如将在下文中描述的。 当执行勘探钻探以收集来自从几百米到几千米深度的岩石试样时，使用具有内管和外管的双芯管。该试样收集在通常具有几米长度的内管内。当内管充满时，这通常由对芯管内的冲水压力进行测量的压力计等检测到。悬置在线材上的取回装置被降低至管中以便收回带有试样的内管，所述取回装置包括爪或“矛尖”形式的抓取装置，该抓取装置设置成与设置在内管的上端上/中的抓取装置接合。当线材之后被拉紧时，内管与外管脱开，并且带有试样的内管可以被吊起。相反地，爪和内管上的抓取装置可以用于使新的内管降落。这种类型的设备通常被称为绳索系统(wire line system)。 当插入新内管时，重要的是能够确定内管实际上已经彻底到达外管的底部并且在钻探开始之前，已经采取其用于钻进的正确位置。对关于管不再能够移动而是被牢固地保持的确定通常被当作是内管已经到达其正确位置的指示。因此，根据已知技术，抓取装置通常被设计成与一些类型的锁定构件结合，在内管已经达到正确位置时，该锁定构件相对于外管牢固地锁定内管。该锁定构件通常包括优选地为弹簧加载的钩状装置、锁定爪或闩锁，该锁定爪或闩锁与设置在外管内侧中的凹部或肩部接合。内管的实际插入通常在水的辅助下通过沿钻柱内侧“泵送”内管来执行。当内管被固定到位时，水压将增加至使得设置用于内管中的冲洗介质的阀被释放的程度。 这些已知装置的一个问题在于，当内管被插入钻柱中时，内管有时在其到达用于钻探的正确位置之前卡住。通过目前使用的设计，随后发生的水压增加将在内管到达其正确位置之前释放冲洗阀，并且在最坏的情况下，钻探将开始。从经济的角度来看这主要导致缺点，因为钻探将无影无踪。还存在芯在底部处被毁坏的风险。因此，提供着陆指示系统以确保内管已到达其正确位置是有用的。 提供着陆指示系统的当前产业标准使用球和套管或柱塞(附接至伸缩壳体的球)和套管作为具有短信号持续时间的阀组件。 用于取芯筒阀的当前标准具有压力信号，该压力信号持续时间非常短并且很容易被钻探者错过，并且在较深的孔上是不可靠的，而且需要频繁的更换。先前已知的具有持续的压力信号的阀由于泥和岩屑阻塞阀的移动部分而不是可靠的。先前的阀在具有非常低的地下水位以及非常深的孔的孔条件下也是受限的，因为这些阀不能应对流体静力学压力的较大差异。 在US 6，708, 784中描述的系统试图补救上述问题中的一些问题。US6, 708, 784公开了用于阀的方法，该阀包括可移动的阀元件，该可移动的阀元件具有第一侧和第二侧，该第一侧面向用于供给加压流体的装置并且在供给方向上受来自所述流体的力的影响，该第二侧在相反方向上受来自所述流体的力的影响。该阀设置有连接阀元件的第一侧与阀元件的第二侧的至少一个连接装置，并且还包括通过将阀元件从关闭位置移置至打开位置来打开阀的弹簧。该方法包括以下步骤:加压流体被供给至处于关闭位置的阀，使得阀保持关闭；至关闭的阀的加压流体的供给停止，第一侧与第二侧之间的压力差因而减小，从而使弹簧能够打开阀，并且加压流体被供给至处于打开位置的阀，并且阀保持打开。 然而，US 6，708, 784中描述的阀组件不是自复位式的，并且在冲洗介质中存在有岩屑和/或添加物时未适当地起作用。 因此，目前仍需要一种用于着陆指示系统的阀组件，该阀组件是自复位式的，并且在冲洗介质中存在岩屑和/或添加物的情况下将工作，同时在低水位条件下以及在浅孔中适当地起作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供解决上述需求中的至少一个需求的阀组件。 因此，本专利技术提供用在能够定位在钻探设备的钻柱内的取芯筒头组件中的阀组件，该阀组件包括: -着陆肩部； -至少一个上游流体端口，该至少一个上游流体端口能够在着陆肩部的上游定位在钻探设备的流体管路中； -至少一个下游流体端口，该至少一个下游流体端口能够在着陆肩部的下游定位在钻探设备的流体管路中； -至少一个流体压力连通端口，该至少一个流体压力连通端口能够在着陆肩部的上游定位在钻探设备的流体管路中； -可移动的阀元件，该可移动的阀元件具有第一侧和第二侧，该第一侧通过至少一个上游流体端口与加压流体流体连通，并且具有在供给方向上受来自所述加压流体的力的影响的第一表面，该第二侧面向相反的方向，并且通过至少一个上游流体端口与加压流体流体连通并且具有在相反方向上受来自所述流体的力的影响的第二表面； -其中，可移动的阀元件也直接地或间接地在供给方向上受来自通过至少一个流体压力连通端口的所述加压流体的力的影响， -至少一个偏置元件，该至少一个偏置元件用于通过将阀元件从关闭位置移置到打开位置来打开阀组件， 其中，所述第二表面的面积大于所述第一表面的面积，使得以作用在所述第二表面上的来自加压流体的力的形式沿关闭方向影响阀元件的力超过以将来自偏置元件的力和作用在所述第一表面上的来自加压流体的力和力相结合的形式沿打开方向影响阀元件的力，由此，当加压流体被供给时，阀元件被保持处于阀的关闭位置。 有利地，当至关闭的阀的加压流体的供给减少时，所述第一侧与所述第二侧之间的压力差减小，并且因此，偏置元件迫压阀元件从所述关闭位置移置到所述打开位置。 优选地，阀组件还包括用于将阀元件机械地锁定在所述关闭位置中的至少一个锁定装置。这消除或至少降低了无意打开阀的风险。 据此，优选的是锁定装置包括下述组中的任一者:销/螺栓/螺柱-槽锁定机构、棘爪或球锁型机构。 阀元件有利地包括: -包括第二表面的阀本体；以及 -闽活塞，该闽活塞包括: -包括第一表面的活塞单元； -将活塞单元联接至阀本体的阀杆；以及 -附接至活塞元件并且径向地突出的销、螺栓或螺柱， 并且其中，锁定装置包括: -上闩锁本体，该上闩锁本体包括与销、螺栓或螺柱配合的第一异型槽，所述第一槽包括沿轴向方向延伸的主部和沿与所述轴向方向横向的方向延伸的副部；以及 -闩锁回缩壳体，该闩锁回缩壳体能够相对于上闩锁本体同轴地移置并且重叠在上闩锁本体上，该闩锁回缩壳体具有与销、螺栓或螺柱配合的第二异型槽或控制窗，所述第二槽或控制窗沿轴向方向延伸并且具有控制表面，该控制表面沿与所述轴向方向横向的、与第一槽的副部延伸的横向方向大致平行的方向延伸，所述闩锁回缩壳体与内管构件的闩锁锁定机构配合，使得当销、螺栓或螺柱在第一异型槽的副部中移置时，闩锁回缩壳体防止闩锁锁定机构与取芯筒头组件的闩锁接合。 根据优选的实施方式，可移动的阀元件有利地包括: -用于与阀座配合的阀本体，以及 -通过阀杆连接至所述阀本体的活塞单元， 其中，所述第一表面包括在活塞单元上，并且其中，所述第二表面包括在阀本体上，所述第一表面和所述第二表面面向彼此。 优选地，偏置装置为抵抗所述活塞单元的弹簧的形式。 偏置装置有利地安置在筒空间内侧，该筒空间通过阀杆中的膛孔而通至位于着陆肩部下游的具有低压的位置，以避免阻止活塞运动。 优选地，所述活塞单元通过活塞杆连接至锁定装置，该活塞本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阀组件，所述阀组件用在能够定位在钻探设备的钻柱内的取芯筒头组件中，所述阀组件包括：–着陆肩部(34)；–至少一个上游流体端口(40)，所述至少一个上游流体端口(40)能够在所述着陆肩部(34)的上游定位在所述钻探设备的流体管路中；–至少一个下游流体端口(38)，所述至少一个下游流体端口(38)能够在所述着陆肩部(34)的下游定位在所述钻探设备的所述流体管路中；–至少一个流体压力连通端口(32)，所述至少一个流体压力连通端口(32)能够在所述着陆肩部(34)的上游定位在所述钻探设备的所述流体管路中；–可移动的阀元件(218)，所述可移动的阀元件(218)具有第一侧(220)和第二侧(222)，所述第一侧(220)与通过所述至少一个上游流体端口(40)的加压流体流体连通并且具有在供给方向上受来自所述加压流体的力(FA)影响的第一表面，所述第二侧(222)面向相反方向，并且与通过所述至少一个上游流体端口(40)的加压流体流体连通并具有在相反方向上受来自所述流体的力(FB)影响的第二表面；–其中，所述可移动的阀元件(218)也直接地或间接地在供给方向上受来自通过所述至少一个流体压力连通端口(32)的所述加压流体的力(FP)影响，–至少一个偏置元件(224)，所述至少一个偏置元件(224)用于通过将所述阀元件(218)从关闭位置移置到打开位置来打开所述阀组件，其中，所述第二表面的面积大于所述第一表面的面积，使得以作用在所述第二表面上的来自所述加压流体的力(FB)的形式沿关闭方向影响所述阀元件的力超过以将来自所述偏置元件(224)的力(FS)与作用在所述第一表面上的来自所述加压流体的力(FA)以及来自通过所述至少一个流体压力连通端口(32)的所述加压流体的力(FP)结合的形式沿打开方向影响所述阀元件的力，其中，当加压流体被供给时，所述阀元件被保持在阀的关闭位置中。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.27 CA PCT/CA2012/0500461.一种阀组件，所述阀组件用在能够定位在钻探设备的钻柱内的取芯筒头组件中，所述阀组件包括: -着陆肩部(34)； -至少一个上游流体端口(40)，所述至少一个上游流体端口(40)能够在所述着陆肩部(34)的上游定位在所述钻探设备的流体管路中； -至少一个下游流体端口(38)，所述至少一个下游流体端口(38)能够在所述着陆肩部(34)的下游定位在所述钻探设备的所述流体管路中； -至少一个流体压力连通端口(32)，所述至少一个流体压力连通端口(32)能够在所述着陆肩部(34)的上游定位在所述钻探设备的所述流体管路中； -可移动的阀元件(218)，所述可移动的阀元件(218)具有第一侧(220)和第二侧(222)，所述第一侧(220)与通过所述至少一个上游流体端口(40)的加压流体流体连通并且具有在供给方向上受来自所述加压流体的力(Fa)影响的第一表面，所述第二侧(222)面向相反方向，并且与通过所述至少一个上游流体端口(40)的加压流体流体连通并具有在相反方向上受来自所述流体的力(Fb)影响的第二表面； -其中，所述可移动的阀元件(218)也直接地或间接地在供给方向上受来自通过所述至少一个流体压力连通端口(32)的所述加压流体的力(Fp)影响， -至少一个偏置元件(224)，所述至少一个偏置元件(224)用于通过将所述阀元件(218)从关闭位置移置 到打开位置来打开所述阀组件， 其中，所述第二表面的面积大于所述第一表面的面积，使得以作用在所述第二表面上的来自所述加压流体的力(Fb)的形式沿关闭方向影响所述阀元件的力超过以将来自所述偏置元件(224)的力(Fs)与作用在所述第一表面上的来自所述加压流体的力(Fa)以及来自通过所述至少一个流体压力连通端口(32)的所述加压流体的力(Fp)结合的形式沿打开方向影响所述阀元件的力，其中，当加压流体被供给时，所述阀元件被保持在阀的关闭位置中。2.根据权利要求1所述的阀组件，其中，当至关闭的阀的加压流体供给减少时，所述第一侧与所述第二侧之间的压力差减小，所述偏置元件此时迫压所述阀元件从所述关闭位置移置到所述打开位置。3.根据权利要求1或权利要求2所述的阀组件，其还包括用于将所述阀元件机械地锁定在所述关闭位置中的至少一个锁定装置。4.根据权利要求3所述的阀组件，其中，所述锁定装置包括下述组中的任一者:销/螺栓/螺柱-槽锁定机构、棘爪或球锁型机构。5.根据权利要求3所述的阀组件，其中，所述阀元件包括: -阀本体，所述阀本体包括所述第二表面；以及 -阀活塞，所述阀活塞包括: -活塞单元，所述活塞单元包括所述第一表面； -阀杆，所述阀杆将所述活塞单元联接至所述阀本体；以及 -附接至活塞元件并且径向地突出的销、螺栓或螺柱， 并且其中，所述锁定装置包括: -上闩锁本体，所述上闩锁本体具有与所述销、螺栓或螺柱配合的第一异型槽，所述第一槽包括沿轴向方向延伸的主部和沿与所述轴向方向横向的方向延伸的副部；以及 -闩锁回缩壳体，所述闩锁回缩壳体能够相对于所述上闩锁本体同轴地移置并且重叠在所述上闩锁本体上，所述闩锁回缩壳体具有与所述销、螺栓或螺柱配合的第二异型槽或控制窗，所述第二槽或控制窗沿所述轴向方向延伸并且具有控制表面，所述控制表面沿与所述轴向方向横向的方向与所述第一槽的所述副部延伸的所述横向方向大致平行地延伸，所述闩锁回缩壳体与内管构件的闩锁锁定机构配合，使得当所述销、螺栓或螺柱在所述第一异型槽的所述副部中移置时，所述闩锁回缩壳体防止所述闩锁锁定机构与所述取芯筒头组件的闩锁接合。6.根据权利要求1至3中的任一项所述的阀组件，其中，所述可移动的阀元件包括: -阀本体(300)，所述阀本体(300)用于与阀座(306)配合，以及 -活塞单元(307)，所述活塞单元(307)通过阀杆(302)与所述阀本体(300)配合， 其中，所述第一表面包括在所述活塞单元(307)上，并且其中，所述第二表面包括在所述阀本体(300)上，所述第一表面和所述第二表面面向彼此。7.根据权利要求6所述的阀组件，其中，所述偏置装置(224)为抵抗所述活塞单元(307)的弹簧的形式。8.根据权利要求6至7中的任一项所述的阀组件，其中，所述偏置装置(224)安置在筒空间内侧，所述筒空间通过所述阀杆(302)中的膛孔通至所述着陆肩部(34)下游的位置。9.根据权利要求8所述的阀组件，其中，所述活塞单元(307)通过活塞杆连接至锁定装置，所述活塞杆穿过限制所述筒空间的端壁。10.根据权利要求9所述的阀组件，其中，所述活塞杆设置成在阀的关闭位置中密封地穿过限制所述筒空间的所述端壁中的开口，并且在阀的打开位置中以允许冲洗流径的方式穿过所述开口。11.根据从属于权利要求3的权利要求6-10中的任一项所述的阀组件，其中，所述活塞单元(307)连接至活塞杆(305)，所述活塞杆(305)连接至所述锁定装置以机械地锁定在所述关闭位置中。12.根据权利要求6-11中的任一项所述的阀组件，其中，所述活塞单元(307)由闩锁回缩壳体(28)控制，所述闩锁回缩壳体(28)连接至用于取回的矛尖。13.根据权利要求6-12中的任一项所述的阀组件，其中，所述活塞单元(307)包括可分离的顶部活塞(304)和底部活塞(303)，其中，所述第一表面包括在所述活塞单元(307)的所述底部活塞(303)上。14.根据权利要求13所述的阀组件，其中，所述顶部活塞(304)和所述底部活塞(303)各自设置有用于机械地锁定在所述关闭位置中的单独锁定装置。15.根据权利要求6-14中的任一项所述的阀组件，其中，所述阀本体(300)和所述活塞单元(307)为一体式整体单元的部分。16.根据从属于权利要求3的权利要求6至15中的任一项所述的阀组件，其中，所述阀元件包括: -阀本体，所述阀本体包括所述第二表面；以及 -阀活塞，所述阀活塞包括: -活塞单元，所述活塞单元包括所述第一表面；-阀杆，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·兰伯特，帕特里克·萨尔瓦多，帕特里克·陆，
申请(专利权)人：阿特拉斯·科普柯加拿大有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA