[发明专利]深海海底钻机绳索取芯打捞系统及其使用方法

说明书

本发明公开了一种深海海底钻机绳索取芯打捞系统及其使用方法，深海海底钻机绳索取芯打捞系统，包括打捞绞车、打捞绳、水下拉力传感器、顶罩、主轴及打捞器；打捞绳一端缠绕在打捞绞车上，打捞绳的另一端绕过水下拉力传感器下端的滑轮后，穿过顶罩上的锥形孔与置于主轴中心孔内的打捞器上端连接。本发明利用打捞器的重锤杆自重提供驱动力，通过压杆斜齿、转芯斜齿Ⅰ、转芯斜齿Ⅱ以及压缩弹簧之间的配合工作，不仅可以实现对岩芯内管捞矛头的卡紧，还可以通过驱动转芯卡套转动一个转芯斜齿Ⅰ或转芯斜齿Ⅱ的角度，以解除对岩芯内管捞矛头的卡紧，从而非常方便地实现对岩心内管的打捞和释放；而且本发明还可以很容易地解决岩心内管的卡钻问题。

技术领域

本发明涉及一种深海海底钻机绳索取芯打捞系统及其使用方法。

背景技术

绳索取芯技术因其具有辅助作业时间短、作业效率高、护壁效果好、岩芯质量高等优点，已经成为陆地和海底钻机取芯技术的重要发展方向。绳索取芯技术的关键装置是绳索取芯钻具，绳索取芯钻具主要由取芯钻具外管和放置于取芯钻具外管内部的岩芯内管两部分组成，每完成一个回次的取芯钻进后，需要驱动打捞绞车下放打捞器对岩芯内管进行打捞。

专利CN109826579A公开了一种海底钻机绳索取芯打捞系统及方法，该海底钻机绳索取芯打捞系统在释放岩芯管前，必须先控制打捞器顶部与动力头框架接触，然后继续收绳，利用动力头框架限制外套的轴向自由度，芯轴继续上行压缩弹簧，锥头上行挤开打捞钩，矛头自打捞钩内脱离。然而在海底钻机钻进过程中，由于钻探工艺不当或冲洗液循环系统故障等原因导致烧钻，进而引起岩芯管卡死在取芯钻具外管内部的卡钻事故，此时，利用该绳索取芯打捞系统对岩芯管进行打捞，打捞器的打捞钩勾住岩芯管顶端的矛头后，如果驱动绞车收缆，将无法回收打捞器及其岩芯管，又由于打捞器在该状态下无法脱钩，全部钻杆和取芯钻具外管也将无法回收，如果继续强行回收打捞器将会使打捞绳扯断，从而导致该站位的整个取芯工作失败。

专利CN104453765B公开了一种绳索取芯钻具的打捞器，该绳索取芯钻具的打捞器上设有阀轴、泥浆流道和一个连通于流道的泥浆泄放孔，利用泥浆驱动打捞器工作，从而实现打捞器对矛头的打捞，该打捞器的结构较为复杂，需要通过其他辅助装置（泥浆泵）才能完成对岩芯内管的打捞作业，不仅打捞作业成本较高，而且在打捞过程中极有可能会有部分泥浆留置在钻具内部或钻头底部，使得下一次取芯作业时将该泥浆取芯至岩芯管内，使岩芯样品受到“污染”，将会导致对该地层的分析出现偏差。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、操控方便，可实现岩心内管的打捞和释放的深海海底钻机绳索取芯打捞系统及其使用方法。

本发明采用的技术方案是：一种深海海底钻机绳索取芯打捞系统，包括打捞绞车、打捞绳、水下拉力传感器、顶罩及打捞器；顶罩安装在钻进动力头上，顶罩的中心孔与钻进动力头的主轴的中心孔连通；顶罩上设有传感器支架，传感器支架通过连杆连接有滑轮，连杆上设有水下拉力传感器；打捞绳一端缠绕在打捞绞车上，打捞绳的另一端绕过滑轮后，穿过顶罩上的锥形孔与置于主轴中心孔内的打捞器上端连接；

所述的打捞器包括防卡死机构、重锤杆、压杆、固定导向管、转芯卡套、压缩弹簧、钢球座及钢球；防卡死机构安装在重锤杆上端，防卡死机构与打捞绳的另一端连接；压杆固定在重锤杆的下端，压杆置于固定导向管内腔内，压杆的下端设有多个压杆斜齿，压杆侧面上沿压杆轴线方向开设有导向槽；固定导向管的内腔侧壁上沿轴线方向上设有导向键，压杆上的导向槽与固定导向管内壁的导向键形成导向配合；转芯卡套置于固定导向管内，转芯卡套的上端设有与压杆斜齿相配合的转芯斜齿Ⅰ和转芯斜齿Ⅱ，转芯斜齿Ⅰ和转芯斜齿Ⅱ间隔设置，转芯斜齿Ⅱ上设有U型槽；转芯卡套的内腔设有压缩弹簧座，转芯卡套的下部为喇叭口形状；所述的钢球座固定在固定导向管底部，钢球座的环形柱的顶部与转芯卡套的压缩弹簧座之间设有压缩弹簧；钢球座的环形柱的侧壁上设有多个钢球孔，每个钢球孔内设有一个钢球；转芯卡套下行能够使得钢球向环形柱中心移动，以卡入岩芯内管捞矛头的环形槽内。