[发明专利]天然气水合物旋转式冷冻保压绳索取心钻具及取心方法

摘要

天然气水合物旋转式冷冻保压绳索取心钻具及取心方法，取心钻具包括外管、内管总成及钻头，外管套设在内管总成外部；钻头设置在外管底部，内管总成包括捞矛头、螺杆、螺管、第一扭簧、弹卡、排气阀体、排气阀弹簧、排气阀芯、腔体管保温层、内保温层、控制杆、翻板阀、第二扭簧、取心筒、岩心管、活阀、揽簧、切削齿、腔体管及回收管，本发明通过液压驱动螺杆实现旋转取心，取心过程中钻井液不与天然气水合物岩心接触，避免污染天然气水合物岩心；采用保温保压取样技术确保天然气水合物岩心的稳定性；以冷冻取样技术辅助保温保压取样技术，在保压失败时，通过低温相变液体的相变吸热作用将天然气水合物岩心冷冻到‑40℃确保天然气水合物不分解。

主权项

1.天然气水合物旋转式冷冻保压绳索取心钻具，包括外管(4)、内管总成及钻头(25)，所述外管(4)套设在内管总成外部；所述钻头(25)设置在外管(4)底部，其特征在于，所述内管总成包括：捞矛头(1)、螺杆(2)、螺管(3)、第一扭簧(6)、弹卡(7)、支撑座(9)、排气阀体(11)、排气阀弹簧(12)、排气阀芯(13)、腔体管保温层(14)、内保温层(15)、控制杆(16)、翻板阀(18)、第二扭簧(19)、取心筒(20)、岩心管(21)、活阀(22)、揽簧(23)、切削齿(24)、腔体管(26)及回收管(27)，所述捞矛头(1)位于控制杆(16)上方并与控制杆(16)同轴布置，捞矛头(1)与控制杆(16)之间通过第一弹性销(5)连接，且第一弹性销(5)固定在捞矛头(1)的内孔中；所述螺杆(2)套在捞矛头(1)外部，螺杆(2)与捞矛头(1)之间具有环状间隙，螺杆(2)的上部坐在外管(4)内壁上部的台阶上，螺杆(2)下部的外表面具有螺旋形的滑轨；所述螺管(3)套设在螺杆(2)下部，螺管(3)内壁具有螺旋形的滑道，在钻井液压力的作用下螺管(3)相对于螺杆(2)向下旋转移动；所述弹卡(7)的数量为两个，两个弹卡(7)的一端通过第二弹性销(8)铰接在一起，同时两个弹卡(7)通过第二弹性销(8)固定在控制杆(16)上，两个弹卡(7)的下部坐于支撑座(9)上，且支撑座(9)通过第三弹性销(10)与控制杆(16)连接，两个弹卡(7)的顶部顶靠在内保温层(15)上部；所述第一扭簧(6)用于使得两个弹卡(7)的上部彼此远离呈张开状态；所述腔体管(26)、岩心管(21)及切削齿(24)自上而下顺次螺纹连接，腔体管(26)、岩心管(21)及切削齿(24)均套设在控制杆(16)外部，腔体管(26)通过内保温层(15)分为两个腔室，分别为冷源腔和压力室，腔体管(26)的内壁上设置有腔体管保温层(14)，腔体管保温层(14)上部的内径小于腔体管保温层(14)下部的内径；所述内保温层(15)设置在控制杆(16)外部并位于冷源腔内；所述排气阀体(11)通过螺纹与内保温层(15)连接；所述排气阀弹簧(12)和排气阀芯(13)均设置在排气阀体(11)内部，排气阀芯(13)由排气阀弹簧(12)的预紧力顶在排气阀体(11)的通孔上；所述翻板阀(18)的一侧安装在腔体管(26)内侧壁上，翻板阀(18)通过第二扭簧(19)控制其翻转状态，当控制杆(16)上行带动取心筒(20)进入压力室后，翻板阀(18)在第二扭簧(19)的驱动下将压力室的下部密封，翻板阀(18)朝向压力室的一侧设置有翻板阀上保温层(17)；所述取心筒(20)位于岩心管(21)内部；所述活阀(22)设置在取心筒(20)内部，并与控制杆(16)底部连接；所述揽簧(23)固定在取心筒(20)下部；所述回收管(27)设置在控制杆(16)上，当捞矛头(1)向上移动，回收管(27)用于压缩第一扭簧(6)使得两个弹卡(7)合并。