冰封保壓取心鉆具固液相變冷源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本實(shí)用新型涉及一種固液相變冷源，尤其是天然氣水合物冰封保壓取心鉆具用的固液相變冷源。
【背景技術(shù)】
[0002]冷源是天然氣水合物冰封保壓取心鉆具的關(guān)鍵部件，很大程度上決定了冰封保壓取心作業(yè)孔底原位生成冰閥或冰巖復(fù)合閥的速度、部件的可靠性和體積大小。
[0003]CN201679497U公開了一種《冰封式保壓保溫取樣器》，采用低溫液體作為冷源，沒有利用冷源介質(zhì)的相變潛熱特性，在相同體積情況下，儲(chǔ)存的冷能量較少，儲(chǔ)液容積大，導(dǎo)致鉆具尺寸較大。
[0004]CN102494428A公開了一種《液動(dòng)潛孔制冷機(jī)》采用在孔內(nèi)用壓縮機(jī)來制冷，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)施難度較大，制冷速度較慢，達(dá)到生成冰閥或冰巖符合閥的低溫所需時(shí)間較長。而采用液氣相變制冷或固氣相變制冷方式，需要向孔內(nèi)排放氣體，不利于孔壁穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本實(shí)用新型的目的就在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種天然氣水合物冰封保壓取心鉆具用的冰封保壓取心鉆具固液相變冷源
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]冰封保壓取心鉆具固液相變冷源，是由鉆具內(nèi)儲(chǔ)存固液相變材料的換熱容器組成:
[0008]所述的固液相變材料2是由50 % -80 %的乙醇水溶液或45 % -85 %的乙二醇水溶液構(gòu)成；
[0009]所述的鉆具內(nèi)儲(chǔ)存固液相變材料的換熱容器，是由筒體3上端通過螺紋與上端蓋I連接，筒體3下端通過螺紋與下接頭7連接，下接頭7上部壓有集流板6，集流板6通過筒體3內(nèi)部臺(tái)階限位，下接頭7上端設(shè)有下接頭環(huán)槽V，外側(cè)設(shè)有兩個(gè)軸向通道VI，中心為下接頭臺(tái)階通道VII，集流板6設(shè)有3?8對過管孔IV，分內(nèi)外兩圈均勻分布，集流板6外圈的集流板過管孔IV經(jīng)下接頭環(huán)槽V與下接頭7設(shè)有的3?8個(gè)下接頭外側(cè)通道VI相連通，集流板6內(nèi)圈的過管孔與下接頭7設(shè)有的下接頭中心臺(tái)階通道VE貫通，金屬圓片5設(shè)有中心孔II，并且設(shè)有與集流板6相同數(shù)量和直徑的過管孔VDLU形金屬管4外側(cè)通道III穿過金屬圓片5過管孔VID插入集流板6的過管孔IV，通過下接頭環(huán)槽V與下接頭7外側(cè)通道VI貫通，U形金屬管4內(nèi)側(cè)通道I穿過金屬圓片5過管孔VID插入集流板6與下接頭臺(tái)階通道VE構(gòu)成。
[0010]集流板過管孔IV和金屬圓片過管孔VID均分內(nèi)外兩圈成對均布設(shè)置，集流板過管孔IV的徑向距離為集流板6半徑的2/3。
[0011]內(nèi)儲(chǔ)存固液相變材料的換熱容器中設(shè)有多層金屬圓片5，金屬圓片5之間的距離為 0.5mm-5mmo
[0012]U形金屬管4和金屬圓片5用紫銅、鋁合金或?qū)嵝阅芰己玫牟牧现谱鳌?br>[0013]有益效果:一是利用了蓄冷介質(zhì)的相變潛熱特性，用較小體積的介質(zhì)即可儲(chǔ)存所需冷能；二是結(jié)構(gòu)較液動(dòng)孔底制冷機(jī)大大簡化，增加了冷源的可靠性，降低制造難度和成本；三是冷源在孔內(nèi)發(fā)生的是固液相變，不向孔內(nèi)排放氣體，不對孔內(nèi)液柱壓力產(chǎn)生任何影響，有利于孔壁穩(wěn)定。
【附圖說明】
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[0014]附圖1為冰封保壓取心鉆具固液相變冷源主視圖
[0015]附圖2為圖1沿著A-A截面圖
[0016]I上端蓋，2固液相變材料，3筒體，4U型金屬管，5金屬圓片，6集流板，7下接頭，I U型金屬管內(nèi)側(cè)通道，II金屬圓片中心孔，IIIU型金屬管外側(cè)通道，IV集流板過管孔，V下接頭環(huán)槽，VI下接頭外側(cè)通道，Vn下接頭臺(tái)階通道，VID金屬圓片過管孔。
【具體實(shí)施方式】
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[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0018]冰封保壓取心鉆具固液相變冷源，是由鉆具內(nèi)儲(chǔ)存固液相變材料的換熱容器組成:
[0019]所述的固液相變材料2是由50 % -80 %的乙醇水溶液或45 % -85 %的乙二醇水溶液構(gòu)成；
[0020]所述的鉆具內(nèi)儲(chǔ)存固液相變材料的換熱容器，是由筒體3上端通過螺紋與上端蓋I連接，筒體3下端通過螺紋與下接頭7連接，下接頭7上部壓有集流板6，集流板6通過筒體3內(nèi)部臺(tái)階限位，下接頭7上端設(shè)有下接頭環(huán)槽V，外側(cè)設(shè)有兩個(gè)軸向通道VI，中心為下接頭臺(tái)階通道VII，集流板6設(shè)有3?8對過管孔IV，分內(nèi)外兩圈均勻分布，集流板6外圈的集流板過管孔IV經(jīng)下接頭環(huán)槽V與下接頭7設(shè)有的3?8個(gè)下接頭外側(cè)通道VI相連通，集流板6內(nèi)圈的過管孔與下接頭7設(shè)有的下接頭中心臺(tái)階通道VE貫通，金屬圓片5設(shè)有中心孔II，并且設(shè)有與集流板6相同數(shù)量和直徑的過管孔VDLU形金屬管4外側(cè)通道III穿過金屬圓片5過管孔VID插入集流板6的過管孔IV，通過下接頭環(huán)槽V與下接頭7外側(cè)通道VI貫通，U形金屬管4內(nèi)側(cè)通道I穿過金屬圓片5過管孔VID插入集流板6與下接頭臺(tái)階通道VE構(gòu)成。
[0021]集流板過管孔IV和金屬圓片過管孔VID均分內(nèi)外兩圈成對均布設(shè)置，集流板過管孔IV的徑向距離為集流板6半徑的2/3。
[0022]內(nèi)儲(chǔ)存固液相變材料的換熱容器中設(shè)有多層金屬圓片5，金屬圓片5之間的距離為 5mm。
[0023]U形金屬管4和金屬圓片5用紫銅或鋁合金高導(dǎo)熱率金屬材料制作。
[0024]實(shí)施例1
[0025]具內(nèi)儲(chǔ)存固液相變材料的換熱容器，是由筒體3上端通過螺紋與上端蓋I連接，筒體3下端通過螺紋與下接頭7連接，下接頭7上部壓有集流板6，集流板6通過筒體3內(nèi)部臺(tái)階限位，下接頭7上端設(shè)有下接頭環(huán)槽V，外側(cè)設(shè)有兩個(gè)軸向通道VI，中心為下接頭臺(tái)階通道VII，集流板6設(shè)有3對過管孔IV，分內(nèi)外兩圈均勻分布，集流板6外圈的集流板過管孔IV經(jīng)下接頭環(huán)槽V與下接頭7設(shè)有的3個(gè)下接頭外側(cè)通道VI相連通，集流板6內(nèi)圈的過管孔與下接頭7設(shè)有的下接頭中心臺(tái)階通道VII貫通，金屬圓片5設(shè)有中心孔II，并且設(shè)有與集流板6相同數(shù)量和直徑的過管孔麗，U形金屬管4外側(cè)通道III穿過金屬圓片5過管孔VID插入集流板6的過管孔IV，通過下接頭環(huán)槽V與下接頭7外側(cè)通道VI貫通，U形金屬管4內(nèi)側(cè)通道I穿過金屬圓片5過管孔VID插入集流板6與下接頭臺(tái)階通道VE構(gòu)成。
[0026]集流板過管孔IV和金屬圓片過管孔VID均分內(nèi)外兩圈成對均布設(shè)置，集流板過管孔IV的徑向距離為集流板6半徑的2/3。
[0027]內(nèi)儲(chǔ)存固液相變材料的換熱容器中設(shè)有多層金屬圓片5，金屬圓片5之間的距離為 5mm。
[0028]U形金屬管4和金屬圓片5用鈹青銅高導(dǎo)熱率金屬材料制作。
[0029]首先，在地面上，打開換熱容器上端蓋I，將液態(tài)的固液相變材料2為50 % -80 %的乙醇水溶液，沿著金屬圓片中心孔II注入換熱容器，蓋上上端蓋I;然后，整體放入超低溫恒溫槽低溫冷源中進(jìn)行制冷，使其溫度降低到凝固點(diǎn)以下，并發(fā)生液固相變而儲(chǔ)存冷量；最后，將其轉(zhuǎn)入冰封保壓取心鉆具內(nèi)的絕熱倉，隨鉆具進(jìn)入孔內(nèi)成為孔內(nèi)冷源。
[0030]當(dāng)需要冰封保壓取心時(shí)，鉆具內(nèi)的潛孔泵驅(qū)使升溫后的冷卻介質(zhì)，從下接頭外側(cè)通道VI和下接頭環(huán)槽V，通過集流板上的外圈過管孔IV，流入U(xiǎn)型金屬管外側(cè)通道II，通過金屬管4管壁和金屬圓片5將熱量傳給金屬圓片之間的固液相變材料2而降低溫度，然后通過U型金屬管內(nèi)側(cè)通道I，流入下接頭臺(tái)階孔通道VII，流向鉆具底部換熱窗口部位，使冰閥或冰巖復(fù)合閥逐漸得以形成，實(shí)