[发明专利]不提钻孔底冷冻绳索取心钻具及取心方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻探机具，尤其适用于陆地永冻层天然气水合物取心钻具及取心方法。

背景技术

随着现代工业对能源需求的日益增长，石油、煤和天然气等常规能源已无法满足需求，天然气水合物以其丰富的资源量，已成为世界公认的可以在将来成为石油、煤和天然气等常规能源的替代能源。

天然气水合物形成并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。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。孔底冷冻取样器的设计思路是将液氮保存在内管总成的液氮腔内，当钻进回次完成，岩心充满岩心管后，通过打开液氮保存腔的活塞，使液氮注入到岩心管的冷冻腔内冷冻岩心，抑制水合物的分解。这种思路是将液氮保存在内管总成内，其缺点是液氮有可能在钻具钻进过程中就由于钻具震动和散热等原因而气化，不能实现液氮的充分利用而导致取心失败。

另外无论是孔底保压取样器还是孔底冷冻取样器都是在到达水合物储层前使用普通的取样器而在到达水合物储层后再更换取样器，由于岩心管增加了冷冻腔体导致岩心管所能容纳的岩心尺寸变小，所以这时就要提钻，提出孔内全部钻杆，更换钻头以减小岩心尺寸，然而这样会浪费工时。

发明内容

本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种通过结构的改变使在更换内管总成后不必提钻就可继续钻进的不提钻孔底冷冻绳索取心钻具；

本发明的目的是提供一种不提钻孔底冷冻绳索取心方法

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

采用液氮为冷冻剂，通过液氮气化吸热的方式在孔底冷冻岩心，抑制天然气水合物的分解。并通过在内管总成上安装小钻具实现在更换内管总成后不必提钻，同时提高钻进效率。

不提钻孔底冷冻绳索取心钻具包括打捞器、内管总成和外管总成三部分。

打捞器包括：钢绳套管1与连接轴2通过螺纹连接，圆螺母3通过螺纹与连接轴连接，轴承座4与连接轴2之间的配合为间隙配合，连接轴2与轴承座4之间的单动是通过轴承6实现的，轴承座4与接手5通过螺纹连接，轴承6通过轴承座4与轴套6夹持固定，轴套7由圆螺母9固定，圆螺母9与连接轴2通过螺纹连接，止动垫圈8固定圆螺母9防止圆螺母9松动，接手5与液氮腔体上接手13通过螺栓10连接，液氮腔堵头11通过螺纹与液氮进口管12连接，液氮进口管12焊接在液氮腔体上接手13上，液氮腔体上接手13与液氮腔体管14通过螺纹连接，液氮腔体管14通过螺纹与液氮腔体下接手15连接，液氮腔体下接手15与挡环a 16通过螺纹连接，堵头a 17由挡环a 16固定，堵头a 17上设有四个液氮注入孔，弹簧a 18下端由堵头a17支撑，上端由阀芯19支撑，阀芯19预压安装在液氮腔体下接手15上，其下端由弹簧a 18支撑，上端由液氮腔体下接手15支撑，弹簧座20通过螺纹与液氮腔体下接手15连接，钢球堵头23与弹簧座20通过螺纹连接，弹簧b 21上端由弹簧座20支撑，其下端由小钢球22支撑，小钢球22上端由弹簧b 21支撑，其下端由钢球堵头23支撑。