[发明专利]海底松散易碎地层蒸发直冷式取心钻具

摘要

本发明海底松散易碎地层蒸发直冷式取心钻具，属于海底取心钻具技术领域，该钻具主要包括上接头、出水口、外管、内管接头、毛细孔、嵌入式毛细管、蒸发孔、蒸发腔、蒸发腔底座、扩孔器、钻头及上接头钻井液流道，钻头与蒸发腔底座下端间隙配合，岩心可以顺利进入岩心管中，待岩心充满岩心管，被冷却压缩的制冷剂液体通过毛细孔和嵌入式毛细管流动至蒸发腔后体积扩大，相变为气体吸收大量的热量，岩心管和岩心冻结在一起，而后制冷剂气体通过蒸发孔返回至钻具外部的压缩机，再次冷却压缩后循环利用，当岩心与岩心管完全冻结在一起后再提钻取出岩心。从而提高海底松散易碎地层岩心采取率。

主权项

1.海底松散易碎地层蒸发直冷式取心钻具，其特征在于，包括：上接头(1)、第一毛细孔(2)、第一上接头毛细孔环形槽(3)、第二毛细孔(4)、合金条(5)、第一密封圈(6)、止推轴承(7)、第一圆锥滚子轴承(8)、第二圆锥滚子轴承(9)、第二密封圈(10)、第二上接头毛细孔环形槽(11)、第三毛细孔(12)、出水口(13)、毛细孔封堵柱(14)、单向阀(15)、第四毛细孔(16)、毛细孔半圆槽(17)、嵌入式毛细管(18)、第三密封圈(19)、第一蒸发孔(20)、第一上接头蒸发孔环形槽(21)、第二蒸发孔(22)、轴承上接头(23)、外管(24)、轴承支座(25)、轴承护套(26)、螺帽(27)、第二上接头蒸发孔环形槽(28)、第三蒸发孔(29)、蒸发孔封堵柱(30)、内管接头(31)、第四蒸发孔(32)、蒸发孔半圆槽(33)、密封垫(34)、第五蒸发孔(35)、隔热层(36)、蒸发腔(37)、蒸发腔底座(38)、蒸发腔套管(39)、扩孔器(40)、钻头(41)及上接头钻井液流道(42)，所述上接头(1)设置在外管(24)上方且与其同轴，上接头(1)与外管(24)螺纹连接；所述第一上接头毛细孔环形槽(3)和第一上接头蒸发孔环形槽(21)开设在上接头(1)外壁上，第一上接头毛细孔环形槽(3)和第一上接头蒸发孔环形槽(21)均沿上接头(1)周向设置；于第一上接头毛细孔环形槽(3)及第一上接头蒸发孔环形槽(21)上下两侧设置有第三密封圈(19)；所述第一毛细孔(2)位于上接头(1)内部且沿其径向设置，第一毛细孔(2)的一端与第一上接头毛细孔环形槽(3)连通，第一毛细孔(2)的另一端与第二毛细孔(4)连通；所述第一蒸发孔(20)位于上接头(1)内部且沿其径向设置，第一蒸发孔(20)的一端与第一上接头蒸发孔环形槽(21)连通，第一蒸发孔(20)的另一端与第二蒸发孔(22)连通；所述第二毛细孔(4)和第二蒸发孔(22)沿上接头(1)轴向设置在其内部，且对称布置于上接头(1)中心线两侧，并于内管接头(31)处转向各自对应的第二上接头毛细孔环形槽(11)、第二上接头蒸发孔环形槽(28)连通；所述轴承上接头(23)、内管接头(31)、上接头(1)、第一密封圈(6)、止推轴承(7)及第一圆锥滚子轴承(8)同轴布置，轴承上接头(23)与内管接头(31)螺纹连接，同时轴承上接头(23)与上接头(1)间隙配合；所述第一密封圈(6)设置在上接头(1)与轴承上接头(23)之间；所述止推轴承(7)位于上接头(1)与轴承上接头(23)之间并与二者紧密配合；所述第一圆锥滚子轴承(8)安装在轴承支座(25)上，同时第一圆锥滚子轴承(8)分别与轴承上接头(23)、内管接头(31)紧密配合；所述第二圆锥滚子轴承(9)安装在轴承支座(25)上，第二圆锥滚子轴承(9)分别与螺帽(27)、内管接头(31)紧密配合；所述轴承支座(25)设置在上接头(1)上且与其同轴；所述螺帽(27)与上接头(1)螺纹连接；所述内管接头(31)的上端与轴承上接头(23)螺纹连接，内管接头(31)的下端与内管螺纹连接，同时内管接头(31)与上接头(1)间隙配合；所述第二上接头毛细孔环形槽(11)及第二上接头蒸发孔环形槽(28)开设在上接头(1)外壁上，第二上接头毛细孔环形槽(11)及第二上接头蒸发孔环形槽(28)均沿上接头(1)周向设置；所述第三毛细孔(12)和第三蒸发孔(29)位于内管接头(31)内部且沿内管接头(31)径向布置，第三毛细孔(12)一端与第二上接头毛细孔环形槽(11)连通，另一端与第四毛细孔(16)连通；所述第四毛细孔(16)沿内管接头(31)轴向设置在其内部；第三蒸发孔(29)一端与第二上接头蒸发孔环形槽(28)连通，另一端与第四蒸发孔(32)连通；所述第四蒸发孔(32)沿内管接头(31)轴向设置在其内部；所述毛细孔封堵柱(14)设置在第三毛细孔(12)上与其紧密配合；所述蒸发孔封堵柱(30)设置在第三蒸发孔(29)上与其紧密配合；所述第二密封圈(10)设置在第二上接头毛细孔环形槽(11)及第二上接头蒸发孔环形槽(28)上下两侧，并与内管接头(31)紧密配合；所述毛细孔半圆槽(17)开设在内管接头(31)内部且与其同心设置，毛细孔半圆槽(17)与第四毛细孔(16)连通，同时细孔半圆槽(17)通过密封垫(34)与嵌入式毛细管(18)连通；所述蒸发孔半圆槽(33)开设在内管接头(31)内部且与其同心设置，蒸发孔半圆槽(33)与第四蒸发孔(32)连通，同时蒸发孔半圆槽(33)通过密封垫(34)与第五蒸发孔(35)连通；所述第五蒸发孔(35)与蒸发腔(37)连通；所述出水口(13)位于单向阀(15)上方，出水口(13)沿内管接头(31)径向设置，出水口(13)的水流方向与第四毛细孔(16)及第四蒸发孔(32)的中心所在直线呈垂直布置；所述单向阀(15)与内管接头(31)螺纹配合，单向阀(15)与密封垫(34)、内管接头(31)、蒸发腔底座(38)、蒸发腔套管(39)以及隔热层(36)紧密配合并同轴，所述蒸发腔底座(38)的上部与内管接头(31)螺纹连接，蒸发腔底座(38)的下部与蒸发腔套管(39)螺纹连接，同时蒸发腔底座(38)与钻头(41)间隙配合并同轴，所述蒸发腔套管(39)与隔热层(36)、密封垫(34)紧密配合并同轴；所述嵌入式毛细管(18)与蒸发腔(37)连通，嵌入式毛细管(18)嵌入至蒸发腔底座(38)中；所述蒸发腔(37)内部具有呈螺旋形设置的环形槽；所述隔热层(36)设置于蒸发腔套管(39)外侧；所述扩孔器(40)的上部与外管(24)螺纹连接，扩孔器(40)的下部与钻头(41)螺纹连接；所述钻头(41)与蒸发腔底座(38)内径一致，钻头(41)与蒸发腔底座(38)下端间隙配合；所述上接头钻井液流道(42)位于上接头(1)内，上接头钻井液流道(42)的中心线所在平面与第一毛细孔(2)及第一蒸发孔(20)的中心线所在平面垂直，且上接头钻井液流道(42)沿上接头(1)的中心线呈对称布置；所述合金条(5)设置在上接头(1)外部。