[发明专利]一种用于深海天然气水合物现场多点位取样的装置及方法

权利要求书

1.一种用于深海天然气水合物现场多点位取样的装置，其特征在于：包括移动驱动机构、取样机构、自动密封机构、定位机构、释放及回收机构；定位机构、取样机构和自动密封机构安装在移动驱动机构上，自动密封机构位于取样机构的下方，取样机构、自动密封机构经释放及回收机构和外部的控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于深海天然气水合物现场多点位取样的装置，其特征在于：所述的移动驱动机构包括耐高压车轮(25)、底板(24)和支撑架(22)；支撑架(22)安装在底板(24)上，底板(24)底部安装有耐高压车轮(25)；

所述取样机构包括取样钻具(18)、位移测量装置(8)、升降电机(12)、反力板(19)、传动套管(9)、旋转轴(10)、竖直丝杠滑轨结构(23)、喷嘴(2)、簧圈(3)和多节式储样器(6)；支撑架(22)的两侧内壁安装有竖直丝杠滑轨结构(23)，两侧内壁的竖直丝杠滑轨结构(23)之间连接安装有反力板(19)，反力板(19)在竖直丝杠滑轨结构(23)的作用下上下升降移动；反力板(19)上安装有升降电机(12)，升降电机(12)的输出轴颈和旋转轴(10)同步连接转动进而带动旋转轴(10)升降，旋转轴(10)下端和传动套管(9)固定连接，传动套管(9)下端穿过反力板(19)的通孔后和取样钻具(18)的上端固定连接；取样钻具(18)内设有中间的试样通道和位于试样通道周围的高压水输送通道(4)，高压水输送通道(4)顶部开设注入口(7)，底部安装喷嘴(2)；试样通道的内顶部安装位移测量装置(8)，试样通道的底部开口，多节式储样器(6)装在试样通道内，多节式储样器(6)底部周围安装簧圈(3)；

取样钻具(18)正下方的底板(24)上开设有限位孔(13)；限位孔(13)侧方的底板(24)上安装有自动密封机构，所述自动密封机构包括旋转电机(1)、电磁环(32)、连接杆(27)、密封底座(26)、信号线(31)、底盘(30)、从动齿轮Ⅱ(28)、主动齿轮Ⅱ(29)；底板(24)上安装有旋转电机(1)，旋转电机(1)上方布置有底盘(30)，从动齿轮Ⅱ(28)和主动齿轮Ⅱ(29)布置在底盘(30)上，旋转电机(1)的输出轴朝上穿过底盘(30)后和主动齿轮Ⅱ(29)同步转动连接，主动齿轮Ⅱ(29)和从动齿轮Ⅱ(28)啮合，从动齿轮Ⅱ(28)经连接杆(27)和密封底座(26)固定连接，密封底座(26)外绕制布置有电磁环(32)；电磁环(32)经信号线(31)和外部的电路连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于深海天然气水合物现场多点位取样的装置，其特征在于：所述的底板(24)上还布置有定位机构(14)。

4.根据权利要求2所述的一种用于深海天然气水合物现场多点位取样的装置，其特征在于：所述释放及回收机构包括绳索及高压水软管(20)，绳索及高压水软管(20)布置在支撑架(22)的顶部；高压水软管(20)经注入口(7)连通到高压水输送通道(4)，用于给高压水输送通道(4)输送高压水；绳索经支撑架(22)顶部钩环连接到取样装置上，用于牵引取样装置升降。

5.根据权利要求2所述的一种用于深海天然气水合物现场多点位取样的装置，其特征在于：还包括电缆线(21)，电缆线(21)布置在支撑架(22)的顶部。

6.根据权利要求2所述的一种用于深海天然气水合物现场多点位取样的装置，其特征在于：每个耐高压车轮(25)处的底板(24)上安装有驱动电机(17)，驱动电机(17)的输出轴和主动齿轮Ⅰ(16)连接，从动齿轮Ⅰ(15)和主动齿轮Ⅰ(16)啮合形成第一齿轮副，从动齿轮Ⅰ(15)和耐高压车轮(25)同轴连接。

7.应用于权利要求1所述装置的一种用于深海天然气水合物现场多点位取样的方法，其特征在于：所述发明的步骤和原理如下：

步骤一、装置释放：将下放取样机构中至海底，通过定位机构(14)控制移动驱动机构至预定位置；

步骤二、钻具取样：通过竖直丝杠滑轨结构(23)带动取样钻具(18)穿过限位孔(13)后下降，取样钻具(18)穿过限位孔(13)至天然水合物冰层，在接触到冰层后，通过注入口(7)向取样钻具(18)的高压水输送通道(4)输送高压水，高压水经喷嘴(2)喷出提供切割动力，进行切割钻孔取样；

步骤三、钻具复位：取样钻具(18)中传动套管(9)下表面的位移测量装置(8)感知每次取样的长度，当位移测量装置(8)测量到位移为零时，带动取样钻具(18)上升信号，移动至密封底座(26)上方以上的安全距离；

步骤四、试样密封：控制旋转电机(1)转动连接杆(27)，带动密封底座(26)旋转到取样钻具(18)正下方的位置时，关闭旋转电机(1)并对电磁环(32)通电，取样钻具(18)中的多节式储样器(6)底部被磁性吸附到和封闭底座(26)接触，密封试样；

步骤五、取样定位：通过定位机构(14)寻找下一个取样点位，再次控制移动驱动机构移动到下一个取样点位，然后停止向电磁环(32)通电，控制旋转电机(1)转动连接杆(27)，带动密封底座(26)旋转到远离取样钻具(18)；

步骤六、多点取样：重复步骤二～步骤五，完成多次取样工作，多节式储样器(6)从上至下依次为按时间先后取到的样品，按照样品长度区分出不同取样点位位号的样品，至此，顺利完成多取样点位取样工作；

步骤七、装置回收：通过顶部的绳索及高压水软管(20)将取样机构拉回海面上，取出取样钻具(18)底部的簧圈(3)将装有试样(5)的多节式储样器(6)取出。