[实用新型]孔底冷冻绳索取心钻具

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种绳索取心钻探机具，尤其是用于天然气水合物钻探孔底冷冻取心的钻探机具。 

背景技术：

随着经济的高速发展，煤、石油、天然气等常规能源已不能满足人类发展的需求，天然气水合物以其丰富的储量，在未来成为煤、石油、天然气等常规能源的替代能源也被人类所共识。 

天然气水合物形成和赋存在高压低温的环境下。根据天然气水合物稳压特性曲线，如果温度或者压力条件变化超过平衡条件，就会导致天然气水合物分解。如何获取高保真的天然气水合物样品，对钻探取心工作提出了很高的要求。目前国内外的天然气水合物取样器主要由两种设计思路：一种是孔底保压取样器，一种是孔底冷冻取样器。孔底保压取样器的思路是当水合物岩心进入保压岩心管后，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，来维持岩心压力在提钻的过程中保持不变，提到地表后再对岩心进行冷冻保存。这种思路对于球阀的强度和密封性要求特别高，一旦球阀密封性下降，就会导致水合物分解，取心失败。孔底冷冻取样器的思路是当钻进回次结束，水合物岩心充满岩心管后，利用冲洗液压力将冷冻剂压入到岩心管周围密封的冷冻腔体内部，冷冻剂与水合物岩心通过铜质的岩心管发生热交换，实现对水合物岩心的冷冻。根据天然气水合物温压特性曲线，其分解压力随着温度的降低而降低。如果能够把天然气水合物岩心冷冻到-45摄氏度，即使压力小于一个大气压，也可以保证水合物岩心不分解。 

现有的孔底冷冻取样钻具采用的是干冰作为冷冻剂，酒精做为载冷剂，且为投球提钻式取心，其不足是：结构复杂，由于干冰为固态，需采用酒精作为载冷剂，先与干冰反应成为低温酒精后，才能注入冷冻腔内实现冷冻，这就使取样器结构更加复杂；冷东效率低，效果差，由于必须采用酒精作为载冷剂，有很大一部分冷量被酒精带走，不能实现冷冻剂冷量的充分利用；为投球提钻取心，在钻进回次结束后，通过钻杆向取样器内投入钢球来改变冲洗液流通道，以实现对冷冻过程的控制。这就决定了回次结束后只能采用提钻的方法获取岩心，提钻时间长，工作量大。而且在提钻过程中，水合物岩心会产生二次分解。 

发明内容：

本实用新型的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种是用液氮在孔 底降低水合物岩心温度来抑制天然气水合物分解，适用于陆地冻土层天然气水合物钻探取样的孔底冷冻绳索取心钻具。 

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的： 

用液氮作为冷冻剂，通过液氮气化吸热在孔底冷冻岩心，抑制天然气水合物的分解。 

液氮气化型天然气水合物孔底冷冻绳索取样器包括外管总成与内管总成。在获取岩心时，通过绳索取心的方法，用打捞器将内管总成从外管总成打捞上来。 

内管总成包括：矛头1通过销钉5与锥轴4铰接，定位钢球3与定位弹簧2安装在矛头1与锥轴3之间，锥轴4采用空心销钉I8嵌套在提引套筒6上部，提引套筒6与弹卡座9同心，并且为间隙配合，提引套筒6沿轴向滑动，空心销钉II10穿过弹卡座的销钉槽，两端铆固在提引套筒壁上，弹卡座9的销钉槽通过限制空心销钉10的运动距离，限制提引套筒6的沿轴向上运动距离，弹卡15与铰链11采用铆钉16组成铰链式弹卡定位机构，弹卡15的固定端通过空心销钉III13固定在弹卡座9上，弹卡座9通过铆钉14与主轴22连接，悬挂环18通过螺纹安装在主轴22上部台肩螺纹处，采用止退螺母19固紧，主轴22为中空结构，主轴22顶端侧壁设有4个Φ19的斜孔I20，斜孔I20中线与主轴轴线22成45°角，座环21下部的主轴22侧壁设有4个Φ19的斜孔II23，斜孔II23中线与主轴轴线成45°角，斜孔I20与斜孔II23均沿主轴外壁周向均布，中空心轴27通过螺纹与主轴22下部连接，并用固紧圆螺母28锁紧，心轴套30与中空心轴27为间隙配合，心轴套30上端为推力轴承31，下端为推力轴承32，推力轴承31坐于轴承挡盖29内部，推力轴承32由缓冲弹簧33压紧，然后采用挡圈34与螺母35将弹簧固定； 

连接短管36上端通过内螺纹与心轴套30外螺纹连接，下端通过内螺纹与控制接头37外螺纹连接，中空心轴27下端将插入到控制接头37上部孔内，之间为间隙配合，控制活塞38坐于控制接头37中心活塞通道内，控制弹簧39压在控制活塞38下部，挡片45将控制弹簧压紧，用紧定螺钉将挡片45固定在控制接头37上，泄流弹簧42、泄流阀钢球43和泄流阀44组成泄流阀组合，依次安装于泄流孔41内；