[實(shí)用新型]孔底冷凍繩索取心鉆具

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020204719.4
• 申請(qǐng)日: 2010-05-27
• 公開（公告）號(hào): CN201835777U
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫友宏;趙建國;郭威;趙江鵬;陳晨;薛軍;李國圣;賈瑞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B25/08
• 分類號(hào): E21B25/08
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 王立文

技術(shù)領(lǐng)域：

本實(shí)用新型涉及一種繩索取心鉆探機(jī)具，尤其是用于天然氣水合物鉆探孔底冷凍取心的鉆探機(jī)具。?

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，煤、石油、天然氣等常規(guī)能源已不能滿足人類發(fā)展的需求，天然氣水合物以其豐富的儲(chǔ)量，在未來成為煤、石油、天然氣等常規(guī)能源的替代能源也被人類所共識(shí)。?

天然氣水合物形成和賦存在高壓低溫的環(huán)境下。根據(jù)天然氣水合物穩(wěn)壓特性曲線，如果溫度或者壓力條件變化超過平衡條件，就會(huì)導(dǎo)致天然氣水合物分解。如何獲取高保真的天然氣水合物樣品，對(duì)鉆探取心工作提出了很高的要求。目前國內(nèi)外的天然氣水合物取樣器主要由兩種設(shè)計(jì)思路：一種是孔底保壓取樣器，一種是孔底冷凍取樣器。孔底保壓取樣器的思路是當(dāng)水合物巖心進(jìn)入保壓巖心管后，通過球閥關(guān)閉巖心管底部使巖心保持初始?jí)毫Γ⒗脡毫ρa(bǔ)償裝置控制壓力，來維持巖心壓力在提鉆的過程中保持不變，提到地表后再對(duì)巖心進(jìn)行冷凍保存。這種思路對(duì)于球閥的強(qiáng)度和密封性要求特別高，一旦球閥密封性下降，就會(huì)導(dǎo)致水合物分解，取心失敗。孔底冷凍取樣器的思路是當(dāng)鉆進(jìn)回次結(jié)束，水合物巖心充滿巖心管后，利用沖洗液壓力將冷凍劑壓入到巖心管周圍密封的冷凍腔體內(nèi)部，冷凍劑與水合物巖心通過銅質(zhì)的巖心管發(fā)生熱交換，實(shí)現(xiàn)對(duì)水合物巖心的冷凍。根據(jù)天然氣水合物溫壓特性曲線，其分解壓力隨著溫度的降低而降低。如果能夠把天然氣水合物巖心冷凍到-45攝氏度，即使壓力小于一個(gè)大氣壓，也可以保證水合物巖心不分解。?

現(xiàn)有的孔底冷凍取樣鉆具采用的是干冰作為冷凍劑，酒精做為載冷劑，且為投球提鉆式取心，其不足是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由于干冰為固態(tài)，需采用酒精作為載冷劑，先與干冰反應(yīng)成為低溫酒精后，才能注入冷凍腔內(nèi)實(shí)現(xiàn)冷凍，這就使取樣器結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜；冷東效率低，效果差，由于必須采用酒精作為載冷劑，有很大一部分冷量被酒精帶走，不能實(shí)現(xiàn)冷凍劑冷量的充分利用；為投球提鉆取心，在鉆進(jìn)回次結(jié)束后，通過鉆桿向取樣器內(nèi)投入鋼球來改變沖洗液流通道，以實(shí)現(xiàn)對(duì)冷凍過程的控制。這就決定了回次結(jié)束后只能采用提鉆的方法獲取巖心，提鉆時(shí)間長，工作量大。而且在提鉆過程中，水合物巖心會(huì)產(chǎn)生二次分解。?

發(fā)明內(nèi)容：

本實(shí)用新型的目的就在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種是用液氮在孔?底降低水合物巖心溫度來抑制天然氣水合物分解，適用于陸地凍土層天然氣水合物鉆探取樣的孔底冷凍繩索取心鉆具。?

本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：?

用液氮作為冷凍劑，通過液氮?dú)饣鼰嵩诳椎桌鋬鰩r心，抑制天然氣水合物的分解。?

液氮?dú)饣吞烊粴馑衔锟椎桌鋬隼K索取樣器包括外管總成與內(nèi)管總成。在獲取巖心時(shí)，通過繩索取心的方法，用打撈器將內(nèi)管總成從外管總成打撈上來。?

內(nèi)管總成包括：矛頭1通過銷釘5與錐軸4鉸接，定位鋼球3與定位彈簧2安裝在矛頭1與錐軸3之間，錐軸4采用空心銷釘I8嵌套在提引套筒6上部，提引套筒6與彈卡座9同心，并且為間隙配合，提引套筒6沿軸向滑動(dòng)，空心銷釘II10穿過彈卡座的銷釘槽，兩端鉚固在提引套筒壁上，彈卡座9的銷釘槽通過限制空心銷釘10的運(yùn)動(dòng)距離，限制提引套筒6的沿軸向上運(yùn)動(dòng)距離，彈卡15與鉸鏈11采用鉚釘16組成鉸鏈?zhǔn)綇椏ǘㄎ粰C(jī)構(gòu)，彈卡15的固定端通過空心銷釘III13固定在彈卡座9上，彈卡座9通過鉚釘14與主軸22連接，懸掛環(huán)18通過螺紋安裝在主軸22上部臺(tái)肩螺紋處，采用止退螺母19固緊，主軸22為中空結(jié)構(gòu)，主軸22頂端側(cè)壁設(shè)有4個(gè)Φ19的斜孔I20，斜孔I20中線與主軸軸線22成45°角，座環(huán)21下部的主軸22側(cè)壁設(shè)有4個(gè)Φ19的斜孔II23，斜孔II23中線與主軸軸線成45°角，斜孔I20與斜孔II23均沿主軸外壁周向均布，中空心軸27通過螺紋與主軸22下部連接，并用固緊圓螺母28鎖緊，心軸套30與中空心軸27為間隙配合，心軸套30上端為推力軸承31，下端為推力軸承32，推力軸承31坐于軸承擋蓋29內(nèi)部，推力軸承32由緩沖彈簧33壓緊，然后采用擋圈34與螺母35將彈簧固定；?

連接短管36上端通過內(nèi)螺紋與心軸套30外螺紋連接，下端通過內(nèi)螺紋與控制接頭37外螺紋連接，中空心軸27下端將插入到控制接頭37上部孔內(nèi)，之間為間隙配合，控制活塞38坐于控制接頭37中心活塞通道內(nèi)，控制彈簧39壓在控制活塞38下部，擋片45將控制彈簧壓緊，用緊定螺釘將擋片45固定在控制接頭37上，泄流彈簧42、泄流閥鋼球43和泄流閥44組成泄流閥組合，依次安裝于泄流孔41內(nèi)；?