本發(fā)明涉及二氧化碳水合物封存工具，具體涉及一種海洋二氧化碳封存高效噴射注入工具。

背景技術(shù)：

1、海洋二氧化碳封存技術(shù)，作為全球碳減排策略的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要涵蓋兩大類：海洋水體封存與海洋地質(zhì)封存。前者直接在海水中或海床表面進行封存，典型應(yīng)用如海底二氧化碳湖的構(gòu)建。后者則充分利用海底的天然地質(zhì)結(jié)構(gòu)，包括海底沉積層封存、咸水層封存、油氣儲層封存及玄武巖層封存等，其封存原理基于二氧化碳與地質(zhì)結(jié)構(gòu)的相互作用，即注入的二氧化碳在低滲透性巖石的包圍下，經(jīng)歷封閉、溶解、束縛、吸附及礦化等過程，最終實現(xiàn)長期穩(wěn)定封存。

2、針對海洋二氧化碳地質(zhì)封存的特殊環(huán)境和技術(shù)挑戰(zhàn)，海洋二氧化碳注入工具需滿足以下關(guān)鍵幾點：①能在高壓二氧化碳注入時，起到固定井下管柱的作用，對環(huán)空起密封的作用，以防注入的二氧化碳逃逸；②能在一趟下管柱的前提下實現(xiàn)二氧化碳的注入；③工具結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單，性能應(yīng)可靠。

3、經(jīng)過全面的市場調(diào)研與技術(shù)評估，當(dāng)前尚無相關(guān)井下注入工具能夠全面、高效地滿足上述所有功能要求。鑒于此，發(fā)明一種海洋二氧化碳封存高效噴射注入工具成為迫切需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對海洋二氧化碳地質(zhì)封存的特殊環(huán)境和技術(shù)挑戰(zhàn)，發(fā)明了一種海洋二氧化碳封存高效噴射注入工具，由連續(xù)管快速接頭、裸眼錨封機構(gòu)、滑芯鎖定機構(gòu)、噴射注入頭組成。裸眼錨封機構(gòu)采用了深齒卡瓦、長膠筒、上單向閥板和下單向閥板，確保了在噴射注入作業(yè)期間井下管柱的穩(wěn)定性，并且實現(xiàn)了在高壓二氧化碳注入過程中，對環(huán)空的嚴(yán)密密封，有效防止了二氧化碳泄露，保障了封存效率與環(huán)境安全，增強了工具在二氧化碳噴射注入作業(yè)時的可靠性與實用性；滑芯鎖定機構(gòu)帶有滑芯筒ⅰ、滑芯筒ⅱ、鎖定連接、斜面導(dǎo)向環(huán)、復(fù)位彈簧ⅰ，實現(xiàn)了自動控制噴射注入功能的開啟與關(guān)閉，實現(xiàn)了在單趟下放管柱操作中即可完成二氧化碳注入，簡化了作業(yè)流程；本裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計簡練，可在裸眼鉆井的情況下，實現(xiàn)錨定和坐封，也可在不提放管柱或下入其他工具的情況下，實現(xiàn)二氧化碳的噴射注入；該工具不僅確保了作業(yè)的連續(xù)性和高效性，還極大地降低了作業(yè)成本與環(huán)境風(fēng)險。

2、本發(fā)明專利解決其技術(shù)問題所采用以下技術(shù)方案是：一種海洋二氧化碳封存高效噴射注入工具，主要由連續(xù)管快速接頭、裸眼錨封機構(gòu)、滑芯鎖定機構(gòu)、噴射注入頭組成，其特征在于：

3、所述連續(xù)管快速接頭由接頭壓緊環(huán)、連續(xù)管插入接頭、限位銷、橡膠密封圈ⅰ組成：所述接頭壓緊環(huán)與連續(xù)管插入接頭相互配合連接，所述橡膠密封圈ⅰ安裝在連續(xù)管插入接頭的首端，所述限位銷安裝在連續(xù)管插入接頭的中部；

4、所述裸眼錨封機構(gòu)由錨定封隔座、上單向閥板、復(fù)位彈簧ⅰ、墊片、螺母、深齒卡瓦、復(fù)位彈簧ⅱ、深齒卡瓦套、螺釘、上長膠筒坐、長膠筒、下長膠筒坐、下單向閥板、橡膠密封圈ⅱ組成：所述錨定封隔座首端外部設(shè)有自鎖軸肩、剪斷銷釘槽、限位軸肩，首端內(nèi)部設(shè)有若干個梯形上進液口，中部設(shè)有深齒卡瓦坐、深齒卡瓦套安裝槽、螺釘孔、長膠筒坐安裝臺、長膠筒安裝臺，在內(nèi)部設(shè)有若干條進液通道與坐封槽，在尾端設(shè)有若干個梯形下出液孔，在首、尾端分別設(shè)有若干個單向閥安裝孔，所述的上進液口、深齒卡瓦坐、進液通道、坐封槽、下出液孔相互連通,其首端與連續(xù)管插入接頭連接，所述上單向閥板、復(fù)位彈簧ⅰ、墊片、螺母四者依次連接組合后安裝在錨定封隔座的首端內(nèi)部，所述深齒卡瓦、復(fù)位彈簧ⅱ、深齒卡瓦套組合后通過螺釘安裝在錨定封隔座的中部，所述長膠筒套裝在錨定封隔座上，所訴上長膠筒坐與下長膠筒坐固定在長膠筒的兩端，所述下單向閥板、復(fù)位彈簧ⅰ、墊片、螺母四者依次連接組合后安裝在錨定封隔座的末端內(nèi)部，所述橡膠密封圈ⅱ安裝在深齒卡瓦的末端；

5、所述滑芯鎖定機構(gòu)由滑芯筒ⅰ、滑芯筒ⅱ、鎖定連接、斜面復(fù)位環(huán)、復(fù)位彈簧ⅲ、外筒體、橡膠密封圈ⅳ組成：所述鎖定連接首端設(shè)有連接螺紋ⅰ，中部設(shè)有連接凸臺，尾部設(shè)有導(dǎo)向自鎖斜面，與錨定封隔座尾部連接，所述滑芯筒ⅰ首端內(nèi)部設(shè)有壓降斜面，前端設(shè)有限位凸臺，尾部設(shè)有出液口和密封槽ⅲ，安裝在錨定封隔座的內(nèi)部，所述滑芯筒ⅱ套裝在鎖定連接內(nèi)，所述斜面復(fù)位環(huán)套裝在滑芯筒ⅱ上，首端與鎖定連接尾部接觸，所述復(fù)位彈簧ⅲ套裝在滑芯筒ⅱ上，首端與斜面復(fù)位環(huán)相接觸，所述外筒體套裝在鎖定連接、斜面復(fù)位環(huán)、復(fù)位彈簧ⅲ的外部，首端與鎖定連接的中部連接，所述橡膠密封圈ⅲ安裝在滑芯筒ⅰ上，所述橡膠密封圈ⅳ安裝在滑芯筒ⅱ上；

6、所述噴射注入頭由噴射注入頭、噴注嘴、封堵塞組成：所述噴射注入頭首端設(shè)有連接螺紋ⅲ，不同軸段周向設(shè)有若干組噴注嘴安裝孔，呈現(xiàn)為螺旋布置，內(nèi)部設(shè)有噴射注入腔，與外筒體尾端連接，所述噴注嘴安裝在噴射注入頭上，所述封堵塞安裝在噴射注入頭的尾部。

7、所述連續(xù)管插入接頭首端開設(shè)有密封槽ⅰ，中部設(shè)有銷釘剪切槽，內(nèi)部設(shè)有圓臺型凸臺，所述密封槽ⅰ用于安裝橡膠密封圈ⅰ，所述銷釘剪切槽用于安裝限位銷，所述圓臺型凸臺與錨定封隔座首端相接觸；

8、所述深齒卡瓦上部開有限位槽，中部開有復(fù)位彈簧安裝槽，下部設(shè)有密封槽ⅱ；所述限位槽與深齒卡瓦套接觸，所述復(fù)位彈簧安裝槽用于安裝復(fù)位彈簧ⅱ，所述的深齒卡瓦坐、深齒卡瓦套安裝槽、螺釘孔分別與深齒卡瓦、復(fù)位彈簧ⅱ、深齒卡瓦套、螺釘進行連接；

9、所述的下長膠筒坐首端設(shè)有過度圓弧面、中部設(shè)有限位安裝凸臺、尾部設(shè)有安裝螺紋，所述過度圓弧面與長膠筒外部接觸，所述限位安裝凸臺與長膠筒前端接觸，所述安裝螺紋與錨定封隔座進行連接；

10、所述鎖定連接首端連接螺紋ⅰ與錨定封隔座相連接，所述的連接凸臺與外筒體接觸，所述的導(dǎo)向自鎖斜面與斜面復(fù)位環(huán)接觸；所述的外筒體前端設(shè)有連接螺紋ⅱ，中部開設(shè)有凸臺，尾部設(shè)有限位連接凸臺，所述的連接螺紋ⅱ與鎖定連接進行連接，所述凸臺與復(fù)位彈簧ⅲ的尾部接觸，所述限位連接凸臺與噴射注入頭相連接；

11、所述噴射注入頭末端內(nèi)部設(shè)有封堵塞安裝臺，所述噴注嘴安裝孔與噴射注入腔相連通；

12、所述上單向閥板首端設(shè)有閥板，中部設(shè)有連接螺桿，尾端設(shè)有連接螺紋ⅳ，所述閥板與上進液口進行配合，所述連接螺桿穿過錨定封隔座的單向閥安裝孔與墊片、螺母連接；

13、所述滑芯筒ⅱ首端內(nèi)部設(shè)有連接螺紋ⅴ，前端設(shè)有限位導(dǎo)向凸臺和接觸齒，中部設(shè)有導(dǎo)流槽和密封槽ⅳ。

14、本發(fā)明有益效果是：

15、1.該工具中設(shè)計了能在裸眼鉆井的情況下作業(yè)的裸眼錨封機構(gòu)，確保了在高壓二氧化碳噴射注入作業(yè)期間管柱的穩(wěn)定性以及對環(huán)空的嚴(yán)密密封，有效防止了二氧化碳泄露，保障了封存效率與環(huán)境安全；

16、2.通過在該工具中設(shè)計滑芯自鎖機構(gòu)，實現(xiàn)了自動控制噴射注入功能的開啟與關(guān)閉，可在不提放管柱或下入其他工具的情況下，實現(xiàn)二氧化碳的噴射注入，簡化了作業(yè)流程，提升了作業(yè)效率與經(jīng)濟性；

17、3.該噴射注入工具結(jié)構(gòu)設(shè)計簡練，通過關(guān)鍵零部件的組合，實現(xiàn)了復(fù)雜功能的集成，形成了一個高效、穩(wěn)定的工作系統(tǒng)。

技術(shù)特征：

1.一種海洋二氧化碳封存高效噴射注入工具，包括連續(xù)管快速接頭、裸眼錨封機構(gòu)、滑芯鎖定機構(gòu)、噴射注入頭，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋二氧化碳封存高效噴射注入工具，其特征在于：所述連續(xù)管插入接頭(2)首端開設(shè)有密封槽ⅰ(201)，中部設(shè)有銷釘剪切槽(202)，內(nèi)部設(shè)有圓臺型凸臺(203)，所述密封槽ⅰ(201)用于安裝橡膠密封圈ⅰ(15)，所述銷釘剪切槽(103)用于安裝限位銷(3)，所述圓臺型凸臺(104)與錨定封隔座(4)首端相接觸。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋二氧化碳封存高效噴射注入工具，其特征在于：所述深齒卡瓦(5)上部開有限位槽(501)，中部開有復(fù)位彈簧安裝槽(502)，下部設(shè)有密封槽ⅱ(503)；所述限位槽(501)與深齒卡瓦套(6)接觸，所述復(fù)位彈簧安裝槽(502)用于安裝復(fù)位彈簧ⅱ(20)，所述的深齒卡瓦坐(405)、深齒卡瓦套安裝槽(406)、螺釘孔(404)分別與深齒卡瓦(5)、復(fù)位彈簧ⅱ(20)、深齒卡瓦套(6)、螺釘(7)進行連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋二氧化碳封存高效噴射注入工具，其特征在于：所述的下長膠筒坐(10)首端設(shè)有過度圓弧面(1003)、中部設(shè)有限位安裝凸臺(1001)、尾部設(shè)有安裝螺紋(1002)，所述過度圓弧面(1003)與長膠筒(9)外部接觸，所述限位安裝凸臺(1001)與長膠筒(9)前端接觸，所述安裝螺紋(1002)與錨定封隔座(4)進行連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋二氧化碳封存高效噴射注入工具，其特征在于：所述鎖定連接(11)首端連接螺紋ⅰ(1101)與錨定封隔座(4)相連接，所述的連接凸臺(1102)與外筒體(12)接觸，所述的導(dǎo)向自鎖斜面(1103)與斜面復(fù)位環(huán)(26)接觸；所述的外筒體(12)前端設(shè)有連接螺紋ⅱ(1201)，中部開設(shè)有凸臺(1202)，尾部設(shè)有限位連接凸臺(1203)，所述的連接螺紋ⅱ(1201)與鎖定連接(11)進行連接，所述凸臺(1202)與復(fù)位彈簧ⅲ(27)的尾部接觸，所述限位連接凸臺(1203)與噴射注入頭(13)相連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋二氧化碳封存高效噴射注入工具，其特征在于：所述噴射注入頭(13)末端內(nèi)部設(shè)有封堵塞安裝臺(1304)，所述噴注嘴安裝孔(1303)與噴射注入腔(1302)相連通。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋二氧化碳封存高效噴射注入工具，其特征在于：所述上單向閥板(16)首端設(shè)有閥板(1601)，中部設(shè)有連接螺桿(1602)，尾端設(shè)有連接螺紋ⅳ(1603)，所述閥板(1601)與上進液口(4012)進行配合，所述連接螺桿(1602)穿過錨定封隔座(4)的單向閥安裝孔(401)與墊片(19)、螺母(18)連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海洋二氧化碳封存高效噴射注入工具，其特征在于：所述滑芯筒ⅱ(25)首端內(nèi)部設(shè)有連接螺紋ⅴ(2501)，前端設(shè)有限位導(dǎo)向凸臺(2502)和接觸齒(2503)，中部設(shè)有導(dǎo)流槽(2504)和密封槽ⅳ(2505)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種海洋二氧化碳封存高效噴射注入工具，涉及二氧化碳水合物封存工具技術(shù)領(lǐng)域，主要由連續(xù)管快速接頭、裸眼錨封機構(gòu)、滑芯鎖定機構(gòu)、噴射注入頭組成。裸眼錨封機構(gòu)采用了深齒卡瓦、長膠筒、上單向閥板和下單向閥板，增強了工具在二氧化碳噴射注入作業(yè)時的可靠性與穩(wěn)定性；滑芯鎖定機構(gòu)帶有滑芯筒Ⅰ、滑芯筒Ⅱ、鎖定連接、斜面導(dǎo)向環(huán)、復(fù)位彈簧Ⅰ，實現(xiàn)了自動控制噴射注入功能的開啟與關(guān)閉；本裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計簡練，可在裸眼鉆井的情況下，實現(xiàn)錨定和坐封，也可在不提放管柱或下入其他工具的情況下，實現(xiàn)二氧化碳的噴射注入；該工具不僅確保了作業(yè)的連續(xù)性和高效性，還極大地降低了作業(yè)成本與環(huán)境風(fēng)險。

技術(shù)研發(fā)人員：唐洋,谷慶,李中,付強,張烈輝,王國榮,趙鵬,劉銳,劉煌,何玉發(fā),李清平,周守為,龐維新,薛永志,葛陽
受保護的技術(shù)使用者：西南石油大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2