[发明专利]一种超深井控压取心工具和方法

说明书

本发明属于油气勘探和开采技术领域，公开了一种超深井控压取心工具和方法。超深井控压取心工具包括内筒、外筒、液力提升装置、压力控制装置和球阀密封装置，液力提升装置使得内筒和外筒差动运动，有效解决了超深层取心差动困难、球阀关闭不严和保压成功率低问题；压力控制装置主动调节并降低内筒的压力，使内筒压力降低至取心工具安全可控范围内，同时实现保油、保气目的；球阀密封装置采用第二氮气腔增压以将第二活塞压接在球阀顶部和悬挂转轴转动连接球阀的方式固定球阀，通过高压氮气和悬挂转轴提升球阀承压能力，解决深层、超深层的超高压工况下的保压取心问题，为油气评价和勘探开发提供技术支持对内筒进行密封。

技术领域

本发明涉及油气勘探和开采技术领域，尤其涉及一种超深井控压取心工具和方法。

背景技术

在油气田勘探开发过程中，通过钻井取心获取地层岩心资料对储层物性和资源量进行精细评价是科学指导油气开发的重要手段。根据我国目前钻井取心技术水平，用于石油与天然气的钻井取心工具主要包括常规取心工具、长筒取心工具、密闭取心工具、保压取心工具等。现有的钻井取心工具中，除了保压取心工具以外，其他几种取心工具均没有压力保护和密封措施，起钻过程中油气组分大量损失，导致油气评价和储量计算不准确，严重影响油田勘探开发方案的制定。

现有技术中的多种保压取心工具，通用保压能力为35MPa，保压能力最高的达到70MPa，仅仅能够满足浅井以及浅海保压取心作业需求。对于井底压力达到80-100MPa，甚至100-150MPa的超高压、超深层油气储层，现有保压取心工具远远无法满足超高压地层保压取心作业需求。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种超深井控压取心工具，以解决超高压、超深层的保压取心问题。

本发明的第二个目的在于提供一种超深井控压取心方法，以解决超高压、超深层的保压取心问题。

本发明的第一个目的采用以下技术方案实现：

一种超深井控压取心工具，包括：

内筒和外筒，所述内筒设于所述外筒内部；

液力提升装置，包括提升轴、提升筒和第一剪切销钉，所述提升轴的顶端连接所述外筒的顶端，所述提升轴的底端位于所述外筒的内部并通过所述第一剪切销钉连接所述提升筒，所述提升轴与所述提升筒通过第一剪切销钉固定以在二者之间形成液力腔，所述液力腔为所述提升筒提供上行作用力并使得所述内筒和所述外筒差动运动；

压力控制装置，包括控压上接头、控压下接头、滑套接头和第一活塞，所述控压上接头的顶端连接所述提升筒的底端，所述控压上接头的底端连接所述控压下接头的顶端，所述控压下接头的底端连接所述内筒的顶端，所述滑套接头套设在所述控压下接头外通过第二剪切销钉连接并在二者之间形成第一环形腔，所述第一活塞滑动连接在所述控压上接头内，所述第一活塞顶部为第一氮气腔，底部为第一液压腔，所述滑套接头能够关闭或导通所述内筒和所述第一液压腔以调节所述内筒的压力；

球阀密封装置，包括密封仓、岩心爪座、第二活塞、取心钻头、悬挂转轴、连接套、球阀和球阀座，所述取心钻头连接于所述外筒底端，所述球阀座位于所述取心钻头内，所述密封仓抵接于所述球阀座的顶端，所述球阀设于所述球阀座内，所述悬挂转轴的第一端固定在所述取心钻头上，另一端穿设在所述球阀座和球阀中以转动连接所述球阀；所述岩心爪座内固定设有岩心爪，所述岩心爪座的底端伸入所述球阀的上通孔，所述连接套底端连接所述岩心爪座，顶端连接所述内筒的底端，所述连接套与所述密封仓之间具有第二氮气腔，所述第二活塞滑动连接在所述密封仓和所述岩心爪座之间且所述第二活塞顶部连通所述第二氮气腔。

可选地，所述提升轴的底端设有钢球座，侧壁设有侧向孔，所述侧向孔连通所述液力腔，向所述钢球座内投钢球后，所述侧向孔对所述液力腔憋压并剪断所述第一剪切销钉，完成所述内筒和所述外筒的差动运动。