[發(fā)明專利]一種海洋自給進(jìn)式取樣鉆具及取樣方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010012574.6
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111058842A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李小洋;李寬;王茂甡;張堯禹;王志剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所;青島濱海勘察測繪有限公司;中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司
• 主分類號: E21B49/02
• 分類號: E21B49/02;E21B4/02;E21B25/18
• 代理公司: 長春市四環(huán)專利事務(wù)所(普通合伙) 22103
• 代理人: 張冉昕

1.一種海洋自給進(jìn)式取樣鉆具，其特征在于：包括外管總成(1)和內(nèi)管總成(2)，所述內(nèi)管總成(2)活動套接于外管總成(1)的內(nèi)部并通過彈卡(2-2)固定，所述外管總成(1)的一端具有鉆頭(1-7)，位于鉆頭(1-7)的同側(cè)，所述內(nèi)管總成(2)一端具有切入刀頭(2-14)，外管總成(1)和內(nèi)管總成(2)固定后，所述切入刀頭(2-14)通過內(nèi)管總成(2)內(nèi)置的螺桿馬達(dá)轉(zhuǎn)子(2-6)驅(qū)動回轉(zhuǎn)并切入地層獲取巖心。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋自給進(jìn)式取樣鉆具，其特征在于：所述內(nèi)管總成(2)包括螺桿馬達(dá)定子(2-5)和活動伸縮于螺桿馬達(dá)定子(2-5)內(nèi)的螺桿馬達(dá)轉(zhuǎn)子(2-6)，所述螺桿馬達(dá)定子(2-5)內(nèi)部形成有雙螺旋腔體，所述螺桿馬達(dá)轉(zhuǎn)子(2-6)采用單螺旋結(jié)構(gòu)，通過向螺桿馬達(dá)定子(2-5)內(nèi)注入鉆井液驅(qū)動螺桿馬達(dá)轉(zhuǎn)子(2-6)回轉(zhuǎn)并向下運(yùn)動。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海洋自給進(jìn)式取樣鉆具，其特征在于：所述內(nèi)管總成(2)由打撈組件(2-1)、彈卡(2-2)、進(jìn)水管(2-3)、懸掛環(huán)(2-4)、螺桿馬達(dá)定子(2-5)、螺桿馬達(dá)轉(zhuǎn)子(2-6)、導(dǎo)向桿(2-7)、止動接頭(2-8)、回水接頭(2-9)、調(diào)節(jié)螺母(2-10)、調(diào)節(jié)接頭(2-11)、取樣筒(2-12)、爪簧(2-13)和切入刀頭(2-14)組成；打撈組件(2-1)連接在彈卡管的上端，進(jìn)水管(2-3)連接在彈卡管的下端，懸掛環(huán)(2-4)套裝于進(jìn)水管(2-3)和螺桿馬達(dá)定子(2-5)連接螺紋外；所述螺桿馬達(dá)定子(2-5)的上端依次與進(jìn)水管(2-3)和打撈組件(2-1)連接，最終通過彈卡(2-2)實(shí)現(xiàn)固定在外管總成內(nèi)，并承受螺桿馬達(dá)轉(zhuǎn)子(2-6)在轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的反扭矩；所述螺桿馬達(dá)轉(zhuǎn)子(2-6)的下端依次與回水接頭(2-9)、調(diào)節(jié)螺母(2-10)、調(diào)節(jié)接頭(2-11)、取樣筒(2-12)、爪簧(2-13)和切入刀頭(2-14)連接，驅(qū)動切入刀頭(2-14)回轉(zhuǎn)并切入地層獲取巖心。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的海洋自給進(jìn)式取樣鉆具，其特征在于：所述懸掛環(huán)(2-4)上放置有密封圈(2-4-1)，密封圈(2-4-1)與外管總成的內(nèi)孔配合。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的海洋自給進(jìn)式取樣鉆具，其特征在于：所述外管總成(1)由彈卡擋頭(1-1)、彈卡室(1-2)、座環(huán)(1-3)、連接管(1-4)、扶正環(huán)(1-5)、擴(kuò)孔器(1-6)、鉆頭(1-7)組成，其中彈卡擋頭(1-1)、彈卡室(1-2)、連接管(1-4)、擴(kuò)孔器(1-6)和鉆頭(1-7)依次通過螺紋連接，座環(huán)(1-3)嵌裝于彈卡室(1-2)和連接管(1-4)之間的螺紋中，扶正環(huán)(1-5)嵌裝于連接管(1-4)和擴(kuò)孔器(1-6)連接螺紋內(nèi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的海洋自給進(jìn)式取樣鉆具，其特征在于：所述座環(huán)(1-3)上形成有內(nèi)孔。

7.使用權(quán)利要求6所述的海洋自給進(jìn)式取樣鉆具的取樣方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、先將外管總成(1)隨著鉆桿下放到海底泥線附近；

S2、然后將內(nèi)管總成(2)投放到鉆桿的內(nèi)孔中自由下落，直至內(nèi)管總成(2)上的懸掛環(huán)(2-4)坐落于座環(huán)(1-3)的內(nèi)臺階上，此時(shí)彈卡(2-2)張開，并卡固在彈卡室(1-2)內(nèi)；

S3、然后向鉆桿內(nèi)孔泵入鉆井液，此時(shí)鉆桿不回轉(zhuǎn)，當(dāng)鉆井液在特定的流道設(shè)計(jì)下進(jìn)入螺桿馬達(dá)轉(zhuǎn)子(2-6)，驅(qū)動其回轉(zhuǎn)并向下運(yùn)動，進(jìn)而將取樣筒鉆進(jìn)至地層中，獲取巖心；

S4、當(dāng)螺桿馬達(dá)轉(zhuǎn)子(2-6)向下運(yùn)動到導(dǎo)向桿(2-7)的上端凸臺與止動接頭(2-8)的上臺階接觸時(shí)，此時(shí)達(dá)到螺桿馬達(dá)的極限行程，無法再向下鉆進(jìn)；

S5、最后通過繩索打撈的方式將內(nèi)管總成(2)提拉到鉆探船上獲取巖心。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的海洋自給進(jìn)式取樣鉆具的取樣方法，其特征在于：步驟S3所述的鉆井液的特定流道為：彈卡擋頭(1-1)、彈卡室(1-2)與打撈組件(2-1)的環(huán)狀間隙→進(jìn)水管(2-3)內(nèi)孔→螺桿馬達(dá)轉(zhuǎn)子(2-6)→螺桿馬達(dá)定子(2-5)下端與導(dǎo)向桿(2-7)之間的環(huán)狀間隙→止動接頭(2-8)和回水接頭(2-9)的間隙→外管總成(1)下端和內(nèi)管總成(2)下端的環(huán)狀間隙→鉆頭流出。