[实用新型]干冰升华孔底冷冻保压取样器

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种钻探取样器具，尤其是用于海底或陆地永冻层保真的天然气水合物干冰升华孔底冷冻保压取样器具。

背景技术：

随着高油价时代的来临，催生各种可替代能源已经成为当务之急。目前全球海底天然气水合物中甲烷的碳总量相当于当前已知煤、石油和天然气等化石燃料总资源量的两倍。因而，天然气水合物成为世界各国在能源战略平衡发展中必须加以考虑的重要后备能源。钻探取样是识别天然气水合物最直接的方法，也是验证其他方法调查成果的必要手段。因此，钻探取样对于开发天然气水合物具有十分重要的意义。

现有的天然气水合物取样器主要以保压取样器为主，其设计思路是当水合物岩心进入保压岩心室后，通过球阀关闭岩心管底部使岩心保持初始压力，并利用压力补偿装置控制压力，以维持岩心压力在提离孔底的整个过程中保持不变，提到地表后再进行冷冻保存。孔内岩心的保温方法主要是采用保温材料实现被动式保温方法。这种通过机械式保压来抑制水合物分解，这对于整个取心器的强度，特别是球阀的强度和密封性的要求就相当高。如果球阀的密封性稍有些下降，那么岩心就不能保持初始压力，导致取心失败。而且当取样器的设计压力达到一定程度后，如果想再要增加压力，那么取样器的材料和和密封性能将需要做很大的提高，而且这并不容易做到。

发明内容：

本实用新型的目的就是针对现有技术中的不足，提供一种用于海底或陆地永冻层保真的天然气水合物干冰升华孔底冷冻保压取样器。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

采用干冰为冷冻剂，酒精为助冷催化剂和载冷剂，利用低温酒精在孔底冷冻岩心；并通过关闭球阀进行岩样保压，从而抑制水合物岩心分解。

天然气水合物干冰升华孔底冷冻保压取样器包括五个主要机构，即悬挂差动机构、单动机构、控制机构、冷冻机构和保压机构。

外接手1与上部钻杆螺纹连接，外接手1通过螺纹与外六方接手6连接，挡套2通过螺钉与外六方接手6螺纹连接，滑套5与外六方接手6间隙配合，挡套2限制滑套5不向外滑动，内六方接手7与外管12螺纹连接，外六方接手6与内六方接手7间通过六个棱面回转传动，钻杆将回转力传递给外六方接手6，通过六个棱面将回转力传递给内六方接手7，内六方接手7再将回转力传递给外管12，内六方接手7的六个棱面上径向方向均设有球套9，球套9外侧呈锥面，每个球套9中装有两个钢球8，球套9与外六方接手6紧密配合，滑套弹簧10上端由滑套5经挡套2支撑，滑套弹簧10下端由垫圈11坐在外六方接手6内孔的台阶上，内六方接手7和外六方接手6之间设有轴向中空距离200mm-210mm，限制内六方接手6向下移动的距离，内六方接手7连同外管12和钻头68推动球阀56向下运动至岩心管47的下端，使球阀56脱离开岩心管47的束缚，使球阀56翻转后密封岩心管47；

外六方接手6通过螺纹与轴13连接，轴13与接手14之间的单动是通过轴承来实现的，轴13回转，而接手14不回转，轴13通过垫圈15与接手14连接，接手14通过螺纹与活塞腔体18连接；活塞腔体18上端设置堵头16，堵头16通过螺纹与活塞腔体18连接，泄流弹簧17预压安装在泄流通道中，其上端由堵头16支撑，下端由钢球19支撑，活塞腔体18底端通过螺纹与接头22连接，活塞弹簧21预压安装在活塞腔体18中，其上端由活塞20支撑，下端由接头22支撑，控制杆25套装在活塞弹簧21的空腔中，确保活塞20在弹簧作用下始终处于上位，控制杆25的上端与活塞20通过螺母连接，下端与阀体28连接，活塞20与活塞腔体18滑动配合，活塞20带动控制杆25及阀体28移动，阀体28通过螺纹与控制杆25连接，活塞腔体18通过螺纹与酒精腔体24连接，酒精腔体活塞23的内外圈分别与酒精腔体24和控制杆25间用O型密封圈密封，洒精腔体24通过螺纹与酒精腔体连接件27连接，阀体28采用锥面和O型密封圈与酒精腔体连接件27密封，并通过螺母压紧，酒精腔体连接件27侧面设有螺塞26，装酒精时拧下螺塞26，酒精由此进入酒精腔体24，连接管29通过螺纹与酒精腔体连接件27连接，二者之间采用胶垫30压紧密封；