[实用新型]孔底冷冻绳索取心钻具

摘要

本实用新型涉及一种孔底冷冻绳索取心钻具。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。钻具包括外管总成和内管总成。获取岩心时用打捞器将内管总成从外管总成中打捞上来，卸下端盖和卡簧座，将半合管连同岩心样品一同从岩心管内抽出，将半合管两端用胶塞密封，岩心样品连同半合管用液氮储存罐或者高压容器保存。可实现快速冷冻，冷冻效果好；将绳索取心与孔底冷冻结合，实现不提钻快速取心；钻进时内管总成不回转，因而在较大程度上避免了因钻具回转产生的机械力对水合物岩心的破坏，更有效地提高了岩心采取率、完整度和代表性，并采用半合管式快速地表取样，可快速在地表获得岩心。

主权项

一种孔底冷冻绳索取心钻具，包括外管总成和内管总成，其特征在于，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Ⅰ(8)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Ⅱ(10)穿过弹卡座的销钉槽，两端铆固在提引套筒壁上，弹卡座(9)上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Ⅲ(13)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(20)，斜孔Ⅰ(20)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Ⅱ(23)，斜孔Ⅱ(23)中线与主轴轴线成45°角，斜孔Ⅰ(20)与斜孔Ⅱ(23)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；活塞腔体(49)上端通过内螺纹与控制接头(37)外螺纹连接，下端通过内螺纹与活塞腔下接头(50)连接，活塞(47)位于活塞腔内上部，活塞(47)外壁与活塞腔体(49)内壁为同轴间隙配合，活塞(36)外壁和活塞腔体(49)内壁之间采用“O”型圈密封，活塞(47)在活塞腔体(49)内轴向滑动，活塞(47)通过螺母(46)固定在活塞杆(48)上端，活塞(47)内壁与活塞杆(48)外壁采用“O”型圈密封，活塞杆(48)穿过活塞腔下接头(50)中心通道延伸到活塞腔下接头下部液氮腔(58)内，活塞杆(48)与活塞腔下接头(50)中心通道为间隙配合，在活塞腔下接头(50)上端面设有排气孔Ⅰ(51)下端面设有排气孔Ⅱ(54)，排气阀Ⅰ(52)装在排气孔Ⅰ(51)内，排气阀Ⅱ(53)装在排气孔Ⅱ(54)内；液氮腔体(58)上端通过内螺纹与活塞腔下接头(50)外螺纹连接，下端通过内螺纹与岩心管接手(65)外螺纹连接，液氮罐(59)位于液氮腔体(58)内，液氮罐上支撑(55)支撑在液氮罐(59)上端，液氮罐下支撑(60)支撑在液氮罐(59)下端，液氮罐(59)下端为球形端面，液氮罐上支撑(55)、液氮罐下支撑(60)和液氮罐(59)上下端面间为静接触，使液氮罐(59)与液氮腔体(58)保持较高的同轴度，液氮罐(59)外壁与液氮腔体(58)内壁设有2 4mm间隙；活塞杆(48)延伸到液氮罐(59)上部，液氮活塞(56)通过螺母(57)固定在活塞杆(48)下端，液氮活塞(56)与液氮罐(59)内壁为间隙配合，液氮活塞(56)外壁与液氮罐(59)内壁间隙采用“O”型圈密封，液氮活塞(56)内壁和活塞杆(48)外壁间隙采用“O”型圈密封，在活塞杆(48)的推动下，液氮活塞(56)沿液氮罐(59)内壁轴向运动，单向阀座(62)、单向阀钢球(61)、调压弹簧(63)和单向阀弹簧座(64)构成液氮单向阀，液氮单向阀通过单向阀座(50)上部的螺纹连接到液氮(59)罐下端，单向阀弹簧座(64)下端与岩心管接手(65)之间用橡胶垫静密封；冷冻腔体(70)上端与岩心管接手(65)螺纹连接，岩心管(71)上端与岩心管接手(65)螺纹连接，冷冻腔体(70)下端与卡簧座(75)螺纹连接，岩心管(71)与冷冻腔体(70)内壁的环状空间构成冷冻腔，半合管(72)衬于岩心管(71)内壁，上端与岩心管接手(65)静接触，下端坐于卡簧座(75)内壁台阶上，止逆阀座(69)与止逆阀球(68)旋于岩心管接手(65)中心螺纹孔内；排气阀Ⅲ(67)安装于岩心管接手(65)下端的排气孔(66)内，端盖(78)旋于冷冻腔体(70)下端，并用硅橡胶垫(77)密封，构成一个封闭的冷冻腔，卡簧座(75)穿过端盖(78)，卡簧座(75)外壁与端盖(78)内壁间隙配合，并采用“O”型圈密封，卡簧(76)坐于卡簧座(75)下部锥形内壁；外管总成包括：弹卡室(12)与弹卡挡头(7)螺纹连接，内花键短接(17)上部与弹卡室(12)螺纹连接，下端与内花键(25)螺纹连接，内花键(25)与外花键(24)通过花键配合，外花键(24)沿轴向滑动，内花键(25)内壁的台阶与外花键(24)外壁的台阶限制外花键(24)沿轴向的滑动距离，外花键(24)通过螺纹连接外管(27)，导正环(73)嵌于外管(26)下端内壁，扩孔器(74)连接到外管(26)下端螺纹上，将导正环(73)压紧，扩孔器(74)下端通过螺纹与钻头(79)连接，钻头(79)与卡簧座(75)之间设有4 6mm的间隙。