電動壓縮蒸發(fā)直冷式冰封保壓取芯器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種天然氣水合物鉆探保溫保壓取芯裝置，特別涉及一種電動壓縮蒸發(fā)直冷式冰封保壓取芯器。
【背景技術】
[0002]天然氣水合物因其被作為未來替代能源，并對海底滑坡、溫室效應等有重要影響而受到廣泛關注。采用鉆探手段采取原位狀態(tài)的高保真天然氣水合物樣品是研究天然氣水合物儲層相關地球物理、地球化學性質和了解天然氣水合物濃度、儲量最為直接的方法。公開號為CN101706379A的專利公開的冰閥式保溫保壓取樣器提出了采用存儲冷源方式最為制冷系統(tǒng)，在實際應用中存在鉆具體積較大，流體通道保溫不易實現(xiàn)，提鉆過程中不能制冷易導致冰閥融化密封失效等問題。公開號為CN102494428A的專利公開了用于取代儲存能源方式的液動潛孔制冷機，由于制冷劑對水的敏感性，對液動潛孔制冷機提出了較高的密封要求，其運動部件容易因磨損等問題導致制冷失敗，且同樣存在提鉆過程中不能連續(xù)制冷易致冰閥融化密封失效的問題。本發(fā)明認為可以采用電驅動壓縮蒸發(fā)制冷技術作為冷源可大幅提高冰封保壓機構的可靠性。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明的目的是為了解決上述冰封保壓取樣器存在的問題，而提供的一種電動壓縮蒸發(fā)直冷式冰封保壓取芯器。
[0004]本發(fā)明包括打撈頭1、外缸2、鋼球3、液道變換閥4、閥彈簧5、蓄電池6、全封閉式壓縮機7、冷凝器8、導線9、制冷劑吸入管道10、開關11、導向桿12、制冷劑排出管道13、提升缸14、軸承15、單動巖心管16、密封圈17、蒸發(fā)直冷式冰閥管18、毛細通道中隔管19和冰閥21 ;其中打撈頭I設置在外缸2的頂端，鋼球3設置在打撈頭I的彈性收口端，液道變換閥4設置在外缸2內并與閥彈簧5連接；蓄電池6、全封閉式壓縮機7和冷凝器8由上至下依次設置在外缸2內，蓄電池6的電源輸出端與全封閉式壓縮機7的電源輸入端連接，蓄電池6通過導線9與開關11連接；導向桿12設置在外缸2內，開關11設置在導向桿12的上端面上，全封閉式制冷壓縮機7的排出口與冷凝器8連接，冷凝器8的出液口通過管道13與毛細通道中隔管19聯(lián)通，單動巖心管16和蒸發(fā)直冷式冰閥管17由上至下依次設置在外缸2內，蒸發(fā)直冷式冰閥管17的出口通過制冷劑吸入管道10與全封閉式壓縮機7的吸氣口聯(lián)通；提升缸14設置在導向桿12上，單動巖心管16通過軸承15安裝在提升缸14上，蒸發(fā)直冷式冰閥管18、毛細通道中隔管19依次安裝在外缸2上。
[0005]本發(fā)明的工作過程及原理為:
[0006]制冷功能是通過全封閉式制冷壓縮機壓縮制冷劑并直接在冰閥管外壁蒸發(fā)進行制冷。全封閉式直流壓縮機通過孔底鉆具內蓄電池短接提供電能驅動。
[0007]正常鉆進時，鉆井液從第一通道31進入外缸2內，并通過第三通道33直接排出外缸2，巖心樣品20進入單動巖心管16中，單動巖心管16內的鉆井液依次通過第^ 通道41和第十通道40排出外缸2。當鉆進工作完成后進行取芯操作時，在地面下入打撈器與打撈頭I連接并提升一段距離，打撈頭I彈性收口端張開，鋼球3掉下堵住液道變換閥4的端口，在液道變換閥4鉆井液壓力作用下被往下推動打開第二通道32，鉆井液依次沿第二通道32、第四通道34和第五通道35進入到由提升缸14和導向桿12組成的環(huán)狀空間36中，在鉆井液壓力作用下，提升缸14攜帶裝有巖心樣品20的單動巖心管16往上運動一段距離至提升缸14上端面觸壓開關11，使全封閉式制冷壓縮機7與蓄電池6聯(lián)通，全封閉式制冷壓縮機7開始工作，其他空間中的鉆井液通過第七通道37和第十通道40排出外缸2。被全封閉式制冷壓縮機7壓縮的制冷劑進入冷凝器8中被冷凝后，通過制冷劑排出管道13構成的第九通道39進入毛細通道中隔管19的毛細通道43，被毛細管通道43節(jié)流的制冷劑進入蒸發(fā)直冷式冰閥管18下端的第二蒸發(fā)器換熱通道44和上端的第一蒸發(fā)器換熱通道42進行蒸發(fā)制冷，在第十一通道41內形成上冰閥22，在蒸發(fā)直冷式冰閥管18下端口形成下冰閥21，將單動巖心管16內的巖心樣品20密封保壓。
[0008]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明采用全封閉式制冷壓縮機作為冷源，制冷劑通道均采用焊接接口進行連接，可有效避免水等液體進入制冷劑循環(huán)管路造成制冷系統(tǒng)無法工作的問題；通過調節(jié)蓄電池的儲電量調節(jié)所需制冷量，能保證充足的冷量供應，大幅降低了系統(tǒng)的復雜性；蓄電池供電能夠在提取巖心全程使制冷壓縮機處于工作狀態(tài)直到巖心樣品被取出地表，持續(xù)制冷能保證在取芯操作過程中冰閥密封的可靠性。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明實施例的正常鉆進示意圖。
[0010]圖2為本發(fā)明實施例的取芯操作示意圖。
【具體實施方式】
[0011 ] 請參閱圖1和圖2所示，為本發(fā)明的實施例，包括打撈頭1、外缸2、鋼球3、液道變換閥4、閥彈簧5、蓄電池6、全封閉式壓縮機7、冷凝器8、導線9、制冷劑吸入管道10、開關11、導向桿12、制冷劑排出管道13、提升缸14、軸承15、單動巖心管16、密封圈17、蒸發(fā)直冷式冰閥管18、毛細通道中隔管19和冰閥21 ;其中打撈頭I設置在外缸2的頂端，鋼球3設置在打撈頭I的彈性收口端，液道變換閥4設置在外缸2內并與閥彈簧5連接；蓄電池6、全封閉式壓縮機7和冷凝器8由上至下依次設置在外缸2內，蓄電池6的電源輸出端與全封閉式壓縮機7的電源輸入端連接，蓄電池6通過導線9與開關11連接；導向桿12設置在外缸2內，開關11設置在導向桿12的上端面上，全封閉式制冷壓縮機7的排出口與冷凝器8連接，冷凝器8的出液口通過管道13與毛細通道中隔管19聯(lián)通，單動巖心管16和蒸發(fā)直冷式冰閥管17由上至下依次設置在外缸2內，蒸發(fā)直冷式冰閥管17的出口通過制冷劑吸入管道10與全封閉式壓縮機7的吸氣口聯(lián)通；提升缸14設置在導向桿12上，單動巖心管16通過軸承15安裝在提升缸14上，蒸發(fā)直冷式冰閥管18、毛細通道中隔管19依次安裝在外缸2上。
[0012]本實施例的工作過程及原理為:
[0013]制冷功能是通過全封閉式制冷壓縮機壓縮制冷劑并直接在冰閥管外壁蒸發(fā)進行制冷。全封閉式直流壓縮機通過孔底蓄電池短接提供電能驅動。
[0014]正常鉆進時，鉆井液從第一通道31進入外缸2內，并通過第三通道33直接排出外缸2，巖心樣品20進入單動巖心管16中，單動巖心管16內的鉆井液依次通過第^ 通道41和第十通道40排出外缸2。當鉆進工作完成后進行取芯操作時，在地面下入打撈器與打撈頭I連接并提升一段距離，打撈頭I彈性收口端張開，鋼球3掉下堵住液道變換閥4的端口，在液道變換閥4鉆井液壓力作用下被往下推動打開第二通道32，鉆井液依次沿第二通道32、第四通道34和第五通道35進入到由提升缸14和導向桿12組成的環(huán)狀空間36中，在鉆井液壓力作用下，提升缸14攜帶裝有巖心樣品20的單動巖心管16往上運動一段距離至提升缸14上端面觸壓開關11，使全封閉式制冷壓縮機7與蓄電池6聯(lián)通，全封閉式制冷壓縮機7開始工作，其他空間中的鉆井液通過第七通道37和第十通道40排出外缸2。被全封閉式制冷壓縮機7壓縮的制冷劑進入冷凝器8中被冷凝后，通過制冷劑排出管道13構成的第九通道39進入毛細通道中隔管19的毛細通道43，被毛細管通道43節(jié)流的制冷劑進入蒸發(fā)直冷式冰閥管18下端的第二蒸發(fā)器換熱通道44和上端的第一蒸發(fā)器換熱通道42進行蒸發(fā)制冷，在第十一通道41內形成上冰閥22，在蒸發(fā)直冷式冰閥管18下端口形成下冰閥21，將單動巖心管16內的巖心樣品20密封保壓。
【主權項】
1.一種，其特征在于:包括打撈頭(I)、外缸(2)、鋼球(3)、液道變換閥(4)、閥彈簧(5)、蓄電池(6)、全封閉式壓縮機(7)、冷凝器(8)、導線(9)、制冷劑吸入管道(10)、開關(11)、導向桿(12)、制冷劑排出管道(13)、提升缸(14)、軸承(15)、單動巖心管(16)、密封圈(17)、蒸發(fā)直冷式冰閥管(18)、毛細通道中隔管(19)和冰閥(21);其中打撈頭⑴設置在外缸(2)的頂端，鋼球(3)設置在打撈頭(I)的彈性收口端，液道變換閥(4)設置在外缸(2)內并與閥彈簧(5)連接；蓄電池(6)、全封閉式壓縮機(7)和冷凝器(8)由上至下依次設置在外缸(2)內，蓄電池(6)的電源輸出端與全封閉式壓縮機(7)的電源輸入端連接，蓄電池(6)通過導線(9)與開關(11)連接；導向桿(12)設置在外缸⑵內，開關(11)設置在導向桿(12)的上端面上，全封閉式制冷壓縮機(7)的排出口與冷凝器(8)連接，冷凝器(8)的出液口通過管道(13)與毛細通道中隔管(19)聯(lián)通，單動巖心管(16)和蒸發(fā)直冷式冰閥管(17)由上至下依次設置在外缸(2)內，蒸發(fā)直冷式冰閥管(17)的出口通過制冷劑吸入管道(10)與全封閉式壓縮機(7)的吸氣口聯(lián)通；提升缸(14)設置在導向桿(12)上，單動巖心管1(6)通過軸承(15)安裝在提升缸(14)上，蒸發(fā)直冷式冰閥管(18)、毛細通道中隔管(19)依次安裝在外缸(2)上。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電動壓縮蒸發(fā)直冷式冰封保壓取芯器，通過全封閉式制冷壓縮機壓縮制冷劑并直接在冰閥管外壁蒸發(fā)進行制冷，全封閉式直流壓縮機通過孔底蓄電池短接提供電能驅動；本發(fā)明采用全封閉式制冷壓縮機作為冷源，制冷劑通道均采用焊接接口進行連接，可有效避免水等液體進入制冷劑循環(huán)管路造成制冷系統(tǒng)無法工作的問題；通過調節(jié)蓄電池的儲電量調節(jié)所需制冷量，能保證充足的冷量供應，大幅降低了系統(tǒng)的復雜性；蓄電池供電能夠在提取巖心全程使制冷壓縮機處于工作狀態(tài)直到巖心樣品被取出地表，持續(xù)制冷能保證在取芯操作過程中冰閥密封的可靠性。<!-- 2 -->
【IPC分類】E21B25/00
【公開號】CN105156055
【申請?zhí)枴緾N201510640849
【發(fā)明人】彭枧明, 李莉佳, 羅永江, 楊冬冬, 孫銘澤, 任自強, 張渺, 廉墨客
【申請人】吉林大學
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年10月8日