[发明专利]取心筒阀组件

说明书

技术领域

本发明总体上涉及取心筒。更具体地，本发明涉及取心筒头组件。

背景技术

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。一种这样的应用是在绳索取心钻探中，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样本时，使用了具有内管和外管的双心管。该样本收集在通常具有几米长度的内管内。内管何时充满通常借助于对心管内的冲水压力进行测量的压力计或类似物检测到。悬置在线材上的取回装置被降低至管中以便收回带有样本的内管，所述取回装置包括以爪或“矛头(spearhead)”形式存在的抓取装置，该抓取装置设置成与设置在内管的上端上/内管的上端中的抓取装置接合。然后当线材被拉紧时，内管与外管脱开，并且带有样本的内管可以被升起。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，重要的是能够确定在钻探开始之前，内管已经实际上一直向下到达外管的底部并且已经假定为用于钻探的正确位置。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，该锁定构件在内管已经达到正确位置时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通过在水的辅助下沿钻柱内侧“泵送”内管来执行。当内管牢固地位于适当位置时，水压将增大至使得设置用于冲洗内管中的介质的阀被释放的程度。

这种已知装置的一个问题在于，当内管插入钻柱中时，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。首先从经济的角度来看这导致了损失，因为钻探将不复存在。还存在底部处的心被毁坏的风险。因此，提供着落指示系统以确保内管已到达其正确位置是有用的。

提供着落指示系统的当前产业标准使用作为具有短信号持续时间的阀组件的球和套管或者柱塞(附接至缩回壳体的球)和套管。

用于取心筒阀的当前标准具有这样的压力信号，该压力信号持续时间非常短并且很容易被钻探者错过，并且对于较深的孔是不可靠的，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阻塞阀的移动部分的泥和岩屑而是不可靠的。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大的流体静压力差异。

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。US 6,708,784公开了用于阀的方法，该阀包括可移动的阀元件，该阀元件具有第一侧部和第二侧部，该第一侧部面向用于供给加压流体的装置并且在供给方向上受到来自所述流体的力的影响，该第二侧部在相反方向上受到来自所述流体的力的影响。该阀设置有将阀元件的第一侧部与阀元件的第二侧部连接的至少一个连接件，并且还包括通过将阀元件从关闭位置移位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，则第一侧部与第二侧部之间的压力差减小，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/或添加物时不能适当地起作用。

因此，目前仍存在如下一种用于着落指示系统的阀组件的需要：该阀组件是自复位式的，并且将与冲洗介质中的岩屑和/或添加物一起工作，同时在低水位条件下以及在浅孔中适当地起作用。

发明内容

本发明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，本发明提供一种如下的阀组件：其在能够定位在钻探设备的钻柱内的取心筒头组件中使用，该阀组件包括：

–着落肩部(landing shoulder)；

–至少一个上游流体流动端口，该上游流体流动端口能够在着落肩部的上游定位在钻探设备的流体管路内；

–至少一个下游流体流动端口，该下游流体流动端口能够在着落肩部的下游定位在钻探设备的流体管路内；

–至少一个流体压力连通端口，该流体压力连通端口能够定位在钻探设备的流体管路内；