專利名稱：不提鉆孔底冷凍繩索取心鉆具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉆探機(jī)具，尤其適用于陸地永凍層天然氣水合物取心鉆具及取心方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)對能源需求的日益增長，石油、煤和天然氣等常規(guī)能源已無法滿足需求，天然氣水合物以其豐富的資源量，已成為世界公認(rèn)的可以在將來成為石油、煤和天然氣等常規(guī)能源的替代能源。天然氣水合物形成并賦存在高壓低溫的環(huán)境下。根據(jù)天然氣水合物穩(wěn)壓特性曲線，如果溫度或者壓力條件變化超過平衡條件，就會導(dǎo)致天然氣水合物分解。目前國內(nèi)外的天然氣水合物取樣器主要由兩種設(shè)計思路:一種是孔底保壓取樣器，一種是孔底冷凍取樣器?？椎妆喝悠鞯脑O(shè)計思路是當(dāng)水合物巖心進(jìn)入保壓巖心室后，通過球閥關(guān)閉巖心管底部使巖心保持初始壓力，并利用壓力補(bǔ)償裝置控制壓力，以維持巖心壓力在提離孔底的整個過程中保持不變，提到地表后再進(jìn)行冷凍保存?？變?nèi)巖心的保溫方法主要是采用保溫材料實(shí)現(xiàn)被動式保溫方法。這種思路對于球閥的強(qiáng)度和密封性要求特別高，一旦球閥密封性下降，就會導(dǎo)致水合物分解，取心失敗?？椎桌鋬鋈悠鞯脑O(shè)計思路是將液氮保存在內(nèi)管總成的液氮腔內(nèi)，當(dāng)鉆進(jìn)回次完成，巖心充滿巖心管后，通過打開液氮保存腔的活塞，使液氮注入到巖心管的冷凍腔內(nèi)冷凍巖心，抑制水合物的分解。這種思路是將液氮保存在內(nèi)管總成內(nèi)，其缺點(diǎn)是液氮有可能在鉆具鉆進(jìn)過程中就由于鉆具震動和散熱等原因而氣化，不能實(shí)現(xiàn)液氮的充分利用而導(dǎo)致取心失敗。另外無論是孔底保壓取樣器還是孔底冷凍取樣器都是在到達(dá)水合物儲層前使用普通的取樣器而在到達(dá)水合物儲層后再更換取樣器，由于巖心管增加了冷凍腔體導(dǎo)致巖心管所能容納的巖心尺寸變小，所以這時就要提鉆，提出孔內(nèi)全部鉆桿，更換鉆頭以減小巖心尺寸，然而這樣會浪費(fèi)工 時。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種通過結(jié)構(gòu)的改變使在更換內(nèi)管總成后不必提鉆就可繼續(xù)鉆進(jìn)的不提鉆孔底冷凍繩索取心鉆具；本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:采用液氮為冷凍劑，通過液氮?dú)饣鼰岬姆绞皆诳椎桌鋬鰩r心，抑制天然氣水合物的分解。并通過在內(nèi)管總成上安裝小鉆具實(shí)現(xiàn)在更換內(nèi)管總成后不必提鉆，同時提高鉆進(jìn)效率。不提鉆孔底冷凍繩索取心鉆具，包括:打撈器、內(nèi)管總成和外管總成三部分。打撈器包括:鋼繩套管I與連接軸2通過螺紋連接，圓螺母3通過螺紋與連接軸連接，軸承座4與連接軸2之間的配合為間隙配合，連接軸2與軸承座4之間的單動是通過軸承6實(shí)現(xiàn)的，軸承座4與接手5通過螺紋連接，軸承6通過軸承座4與軸套6夾持固定，軸套7由圓螺母9固定，圓螺母9與連接軸2通過螺紋連接，止動墊圈8固定圓螺母9防止圓螺母9松動，接手5與液氮腔體上接手13通過螺栓10連接，液氮腔堵頭11通過螺紋與液氮進(jìn)口管12連接，液氮進(jìn)口管12焊接在液氮腔體上接手13上，液氮腔體上接手13與液氮腔體管14通過螺紋連接，液氮腔體管14通過螺紋與液氮腔體下接手15連接，液氮腔體下接手15與擋環(huán)a 16通過螺紋連接，堵頭a 17由擋環(huán)a 16固定，堵頭a 17上設(shè)有的四個液氮注入孔，彈簧a 18下端由堵頭al7支撐，上端由閥芯19支撐，閥芯19預(yù)壓安裝在液氮腔體下接手15上，其下端由彈簧a 18支撐，上端由液氮腔體下接手15支撐，彈簧座20通過螺紋與液氮腔體下接手15連接，彈簧座20通過螺紋與液氮腔體下接手15連接，鋼球堵頭23與彈簧座20通過螺紋連接，彈簧b 21上端由彈簧座20支撐，其下端由小鋼球22支撐，小鋼球22上端由彈簧b 21支撐，其下端由鋼球堵頭23支撐。彈簧b 21將小鋼球22壓緊在鋼球堵頭23上，鋼球堵頭23與彈簧座20通過螺紋連接，組成鋼球定位機(jī)構(gòu)，當(dāng)打撈器與內(nèi)管總成接觸后，鋼球22壓緊在內(nèi)接手34的環(huán)狀槽內(nèi)，實(shí)現(xiàn)打撈器與內(nèi)管總成的連接。內(nèi)管總成包括:閥體24通過螺紋與內(nèi) 接手34連接，彈簧c 25上端由沖擊閥芯28支撐，其下端由堵頭b26支撐，堵頭b 26由擋環(huán)b 27固定，擋環(huán)b 27與閥體24通過螺紋連接，沖擊閥芯28由彈簧25預(yù)壓緊在閥體24上，其下端由彈簧c 25支撐，保溫套29上端與擋環(huán)b 27靜接觸，其下端與軸承座35靜接觸，鋼球套筒30通過螺紋與內(nèi)接手34連接，鋼球31壓入外管53的環(huán)形溝槽內(nèi)，由六件鋼球共兩處組成雙鋼球定位結(jié)構(gòu)，使內(nèi)管總成處于懸掛狀態(tài)，鋼球31上端由鋼球套筒30支撐，其下端由彈簧d32支撐，彈簧d 32上端由鋼球支撐，其下端由彈簧座33支撐，彈簧座33通過螺紋與鋼球套筒30連接，內(nèi)接手34與軸承座35通過螺紋連接，軸承座35通過螺紋與空心軸43連接，密封圈36由內(nèi)接手37和軸承座35加緊，確保無雜質(zhì)進(jìn)入到軸承內(nèi)，軸承座35與接手37之間的單動是有軸承39實(shí)現(xiàn)的，接手37與內(nèi)接手44通過螺紋連接，軸承39由接手37和套筒40固定，套筒40由圓螺母42壓緊，止動墊圈41防止圓螺母42松動，空心軸43與內(nèi)接手44之間是間隙配合，密封圈45由空心軸43與內(nèi)接手44壓緊，保證液氮通道的密封性，閥體46通過螺紋與內(nèi)接手44連接，彈簧座47與閥體46通過螺紋連接，彈簧48上端由小鋼球49支撐，其下端由彈簧座47支撐，小鋼球49預(yù)壓安裝在閥體46上，其下端由彈簧48支撐，彈簧50下端由內(nèi)接手44支撐，其上端由止逆球閥51支撐，止逆球閥51預(yù)壓安裝在止逆閥座52上，其下端由彈簧e50支撐，巖心管54與內(nèi)接手44通過螺紋連接，內(nèi)接手55通過螺紋與巖心管54連接，內(nèi)接手55與卡簧座59通過螺紋連接，擋環(huán)c 56與卡簧座59將軸承57固定，擋環(huán)c 56與小鉆頭61通過螺紋連接，卡簧座59與半合管64通過螺紋連接，半合管64同堵頭52之間為靜接觸，小鉆頭61與卡簧座59之間的單動是通過軸承57實(shí)現(xiàn)的，小鉆頭61由大鉆頭63帶動回轉(zhuǎn)，小鉆頭61與大鉆頭63配合處為外六方結(jié)構(gòu),大鉆頭63與小鉆頭61配合處為內(nèi)六方結(jié)構(gòu)，卡簧座59不回轉(zhuǎn)，軸承57由卡簧座59和擋環(huán)56固定，卡簧60坐于卡簧座59下部錐形內(nèi)壁。 外管總成包括:外管53通過螺紋與擴(kuò)孔器58連接，擴(kuò)孔器58與外接手62通過螺紋連接，外接手62通過螺紋與大鉆頭63連接。有益效果:本實(shí)用新型將液氮置于打撈器內(nèi)，當(dāng)回次結(jié)束后將打撈器投入孔內(nèi)鉆桿內(nèi)，通過打撈器與內(nèi)管總成的碰撞接觸后形成的通道空間將液氮注入到巖心管的冷凍腔內(nèi)，避免了因液氮在內(nèi)管總成內(nèi)由于鉆具的震動和散熱而氣化的缺點(diǎn)，提高了液氮的利用率，進(jìn)而使水合物巖心的冷凍效果得到了加強(qiáng)。同時在內(nèi)管總成下端安裝小鉆頭，由大鉆頭帶動小鉆頭共同回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了在更換了孔底冷凍鉆具的內(nèi)管總成后，不用從孔內(nèi)整體提出鉆柱，再更換大鉆頭，節(jié)省了工時，可以實(shí)現(xiàn)不提鉆連續(xù)鉆進(jìn)取心。同時雙鉆頭共同鉆進(jìn)提高了鉆進(jìn)效率。將繩索取心與孔底冷凍結(jié)合，實(shí)現(xiàn)不提鉆快速取心；鉆進(jìn)時內(nèi)管總成不回轉(zhuǎn)，因而在較大程度上避免了因鉆具回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的機(jī)械力對水合物巖心的破壞，更有效地提高了巖心采取率、完整度和代表性，并采用半合管式快速地表取樣，可快速在地表獲得巖心。

圖1為不提鉆孔底冷凍繩索取心鉆具結(jié)構(gòu)圖；圖1a的右端連接圖1b的左端，圖1b的右端連接圖1c的左端。圖2為:附圖1中a圖A—A截面俯視圖圖3為:附圖1中b圖B—B截面俯視圖圖4為:附圖1中c圖C一C截面俯視圖圖5為:附圖1中c圖D—D截面俯視圖I鋼繩套管，2連接軸，3圓螺母，4軸承座，5接手，6軸承，7軸套，8止動墊圈，9圓螺母，10螺栓，11液氮腔堵頭，12液氮進(jìn)口管，13液氮腔體上接手，14液氮腔體管，15液氮腔體下接手，16擋環(huán)a, 17堵頭a, 18彈簧a, 19閥芯，20彈簧座，21彈簧b，22小鋼球，23鋼球堵頭，24閥體，25彈簧C，26堵頭b，27擋環(huán)b，28沖擊閥芯，29保溫套，30鋼球套筒，31鋼球，32彈簧d，33彈簧座，34內(nèi)接手，35軸承座，36密封圈，37接手，38端接，39軸承，40套筒，41止動墊圈，42圓螺母，43空心軸，44內(nèi)接手，45密封圈，46閥體，47彈簧座，48彈簧，49小鋼球， 50彈簧e，51止逆球閥，52止逆閥座，53外管，54巖心管，55端蓋，56擋環(huán)C，57軸承，58擴(kuò)孔器，59卡簧座，60卡簧，61小鉆頭，62外接手，63大鉆頭，64半合管。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:附圖1中a圖的右端連接b圖的左端，圖b的右端連接c圖的左端構(gòu)成不提鉆孔底冷凍繩索取心鉆具整體結(jié)構(gòu)圖。
實(shí)施例該鉆具由三部分組成，分別為打撈器、內(nèi)管總成、外管總成，在鉆進(jìn)時先采用普通的取心鉆具進(jìn)行鉆進(jìn)，達(dá)到水合物儲層前將鉆具的內(nèi)管總成取出，投入不提鉆孔底冷凍繩索取心鉆具的內(nèi)管總成，由內(nèi)管總成上的小鉆具61與外管總成的大鉆頭63共同鉆進(jìn)獲取水合物巖心；回次終了后投入不提鉆孔底冷凍繩索取心鉆具的打撈器，將打撈器內(nèi)的液氮注入到巖心管內(nèi)冷凍巖心，然后用打撈器將內(nèi)管總成打撈至地表獲取水合物巖心。本實(shí)用新型中冷凍水合物巖心所用的液氮保存在打撈器中，當(dāng)回次終了后再投入孔內(nèi)與內(nèi)管總成連接實(shí)現(xiàn)液氮的注入，在組裝打撈器時將鋼繩穿過鋼繩套管I的內(nèi)孔，然后將鋼繩打成死結(jié)，然后將鋼繩套管I通過螺紋與連接軸2連接，再通過圓螺母3實(shí)現(xiàn)對鋼繩套管I的定位防松，連接軸2與軸承座4之間為間隙配合，軸承座4與軸套7將軸承6固定，圓螺母9通過螺紋與連接軸2連接，并對軸套7進(jìn)行固定，止動墊圈8防止圓螺母9松動，軸承座4與接手5通過螺紋連接為一個整體，使軸承座4由于與接手5相連接的其它零件的重力作用而壓緊在軸承6上，接手5與液氮腔體上接手13通過4個螺栓10連接。液氮進(jìn)口管12與液氮腔體上接手13焊接為一個整體，通過液氮進(jìn)口管12將液氮注入由液氮腔體上接手13、液氮腔體管14、液氮腔體下接手15三個零件組成的液氮腔內(nèi)，當(dāng)注入的液氮約占液氮腔體體積80-90%后，停止注入，用液氮腔堵頭11通過螺紋與液氮進(jìn)口管12連接，防止液氮溢出，并且液氮腔堵頭11上開有小孔，使在腔內(nèi)氣化產(chǎn)生的氮?dú)馀懦?，擋環(huán)a 16與液氮腔體下接手15通過螺紋連接，同時將堵頭a 17固定在液氮腔體下接手15內(nèi)孔的卡座上，堵頭a 17上開有四個孔作為液氮的注入通道，閥芯19由彈簧a 18預(yù)壓緊在液氮腔體下接手15的內(nèi)孔座上，使液氮腔內(nèi)的液氮不能溢出。液氮腔體下接手15上連接有4副由彈簧座20、彈簧b 21、小鋼球22、鋼球堵頭23組成的鋼球定位夾緊機(jī)構(gòu)，小鋼球22由彈簧b 21壓緊在堵頭23上，在地表進(jìn)行裝配時要設(shè)置彈簧b 21的預(yù)緊壓力。彈簧座20通過螺紋與液氮腔體下接手15連接，彈簧b 21將小鋼球22壓緊在鋼球堵頭23上，鋼球堵頭23與彈簧座20通過螺紋連接，組成鋼球定位機(jī)構(gòu)，當(dāng)打撈器與內(nèi)管總成接觸后，鋼球22壓緊在內(nèi)接手34的環(huán)狀槽內(nèi)，實(shí)現(xiàn)打撈器與內(nèi)管總成的連接。當(dāng)打撈器與內(nèi)管總成接觸后，鋼球22擁有足夠的壓力壓緊在內(nèi)接手34的環(huán)狀槽內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)打撈器與內(nèi)管總成的連接。在連接后內(nèi)管總成中的沖擊閥芯28頂開閥芯19使液氮的注入通道打開液氮進(jìn)入內(nèi)管總成。內(nèi)管總成主要包括定位懸掛機(jī)構(gòu)、單動機(jī)構(gòu)、冷凍機(jī)構(gòu)、鉆進(jìn)機(jī)構(gòu)四部分組成，其工作過程為:閥體24與內(nèi)接手34通過螺紋連接為一個整體，沖擊閥芯28由彈簧c 25預(yù)壓緊在閥體24上，彈簧c 25擁有一定的預(yù)緊壓力，能夠在打撈器與內(nèi)管總成連接后擁有足夠的壓力打開液氮通道，堵頭26由擋環(huán)27壓緊在閥體24的內(nèi)孔座上，堵頭26上開有四個孔作為液氮的通道，當(dāng)沖擊閥芯28與閥芯19相互作用后液氮通道打開，液氮經(jīng)堵頭26b和擋環(huán)b 27的內(nèi)孔進(jìn)入 保溫套29，保溫套29能在液氮經(jīng)過時不因溫度變化而氣化，在地表裝配時先將保溫套29裝入內(nèi)接手34的內(nèi)孔內(nèi)，然后將已裝配好的由閥體24、彈簧c 25、堵頭b 26、擋環(huán)b 27、沖擊閥芯28組成的沖擊閥與內(nèi)接手34通過螺紋連接，保溫套29與擋環(huán)27為靜接觸。鋼球套筒30、鋼球31、彈簧d 32、彈簧座33、內(nèi)接手34共同組成鋼球定位系統(tǒng)，在地表裝配時實(shí)現(xiàn)計算好彈簧d 32的預(yù)緊壓力，以便鋼球擁有足夠的壓力起到定位的作用，先將鋼球31和彈簧d 32裝入鋼球套筒30中，將堵頭33通過螺紋與鋼球套筒30連接，再將鋼球套筒30通過螺紋與內(nèi)接手34連接，在外管53開有兩道環(huán)狀槽，當(dāng)內(nèi)管總成到達(dá)相應(yīng)位置后，鋼球31頂在外管53的環(huán)狀槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)懸掛定位，鋼球定位機(jī)構(gòu)共六副確保足夠的壓力以實(shí)現(xiàn)定位。保溫套29與軸承座35的內(nèi)孔座為靜接觸，軸承座35與內(nèi)接手34通過螺紋連接，軸承座35、密封圈36、接手37、軸承39、套筒40、圓螺母42組成單動結(jié)構(gòu)，軸承39由軸承座35和接手37固定，密封圈36由軸承座35和接手37壓緊，保證由接手37與軸承座35形成的軸承裝配腔的密封性，確保無雜質(zhì)進(jìn)入軸承內(nèi)，影響軸承工作，軸承39由接手37和套筒40固定，套筒40由圓螺母42緊固，止動墊圈41防止圓螺母42松動，在鉆進(jìn)時內(nèi)接手34帶動軸承座35，軸承座35帶動空心軸43轉(zhuǎn)動，空心軸43與內(nèi)接手44為間隙配合，接手37通過螺紋與內(nèi)接手44連接，接手37與內(nèi)接手44不轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)了單動，S封圈45由全心軸43與內(nèi)接手44壓緊保證液氮通道的密封性。液氮通過空心軸43進(jìn)入內(nèi)接手44內(nèi)，經(jīng)過內(nèi)接手44上的四個液氮注入口進(jìn)入巖心管54的冷凍腔內(nèi)，為增強(qiáng)巖心管54的導(dǎo)熱性，其材料采用黃銅材料，其結(jié)構(gòu)中有真空腔，用于對冷凍腔進(jìn)行保溫，避免鉆進(jìn)過程中產(chǎn)生的熱量使冷凍腔內(nèi)的液氮?dú)饣档屠鋬鲂?，止逆閥球51與止逆閥座52安裝在內(nèi)接手44的螺紋孔內(nèi)，閥體46、彈簧座47、彈簧48、小鋼球49組成排氣閥，在冷凍過程中，液氮吸熱氣化體積膨脹，當(dāng)壓力達(dá)到彈簧48的預(yù)緊壓力時氮?dú)鈴膬?nèi)接手44的排氣口經(jīng)由排氣閥排入外管與內(nèi)管總成的間隙內(nèi)。閥體46通過螺紋與內(nèi)接手44連接，彈簧座47與閥體46通過螺紋連接，彈簧48上端由小鋼球49支撐，其下端由彈簧座47支撐，小鋼球49預(yù)壓安裝在閥體46上，其下端由彈簧48支撐，彈簧50下端由內(nèi)接手44支撐，其上端由止逆球閥51支撐，止逆球閥51預(yù)壓安裝在止逆閥座52上，其下端由彈簧e 50支撐，巖心管54與內(nèi)接手44通過螺紋連接，內(nèi)接手55通過螺紋與巖心管54連接，內(nèi)接手55與卡簧座59通過螺紋連接，擋環(huán)c 56與小鉆頭61通過螺紋連接，擋環(huán)c 56與卡簧座59將軸承57固定，卡簧座59與半合管64通過螺紋連接，半合管64同堵頭52之間為靜接觸，小鉆頭61與卡簧座59之間的單動是通過軸承57實(shí)現(xiàn)的.[0032]為實(shí)現(xiàn)在地表快速獲取巖心，設(shè)置半合管64。在取樣器提取地表后，卸下卡簧座59后即可將半合管64連同巖心樣品一并從巖心管54內(nèi)快速抽出，從而減少水合物巖心的地表處理停留時間，進(jìn)一步提高巖 心保真程度。端蓋55、擋環(huán)56、軸承57、卡簧座59、小鉆頭61組成單動機(jī)構(gòu)，巖心管54與端蓋55通過螺紋連接，端蓋55通過螺紋與卡簧座59連接，擋環(huán)56與小鉆頭61通過螺紋連接，軸承57由擋環(huán)56和卡簧座59固定，鉆進(jìn)時大鉆頭63帶動小鉆頭61轉(zhuǎn)動鉆進(jìn)，卡簧座59不轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)了小鉆頭相對于內(nèi)管總成的單動，小鉆頭61與大鉆頭63通過六方連接，裝配時先將軸承57套在卡簧座59，上再將卡簧座59連同軸承57放入小鉆頭61的內(nèi)孔內(nèi)，然后將擋環(huán)裝在56與小鉆頭61的內(nèi)螺紋孔內(nèi)，最后通過螺紋將卡簧座59與巖心管55和半合管64連接，在設(shè)計小鉆頭61內(nèi)孔的尺寸時，要使卡簧座59與小鉆頭61內(nèi)孔之間留有2—3mm間隙。外管總成包括:外管53通過螺紋與擴(kuò)孔器58連接，擴(kuò)孔器58與外接手62通過螺紋連接，外接手62通過螺紋與大鉆頭63連接，大鉆頭63與小鉆頭61連接處為內(nèi)六方，小鉆頭61為外六方，大鉆頭63帶動小鉆頭61共同鉆進(jìn)。達(dá)到水合物儲層前，將先前非水合物鉆具的內(nèi)管總成提出，投入本發(fā)明的內(nèi)管總成，本發(fā)明的內(nèi)管總成帶有小鉆頭61，其所鉆取巖心的尺寸符合增加了冷凍腔的巖心管的尺寸要求，因此不用因需要更換大鉆頭而提出孔內(nèi)全部鉆桿，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)鉆進(jìn)。
權(quán)利要求1.一種不提鉆孔底冷凍繩索取心鉆具，包括打撈器、內(nèi)管總成和外管總成，其特征在于: 打撈器是由鋼繩套管(I)通過螺紋與連接軸(2)連接，圓螺母(3)通過螺紋與連接軸連接，軸承座(4)與連接軸(2)之間為間隙配合，連接軸(2)與軸承座(4)間的單動是通過軸承(6)現(xiàn)的，軸承座(4)與接手(5)通過螺紋連接，軸承(6)通過軸承座(4)與軸套(6)夾持固定，軸套(7)由圓螺母(9)固定，圓螺母(9)與連接軸(2)通過螺紋連接，止動墊圈(8)固定圓螺母(9)防止圓螺母(9)松動，接手(5)與液氮腔體上接手(13)通過螺栓(10)連接，液氮腔堵頭(11)通過螺紋與液氮進(jìn)口管(12)連接，液氮進(jìn)口管(12)焊接在液氮腔體上接手(13)上，液氮腔體上接手(13)與液氮腔體管(14)通過螺紋連接，液氮腔體管(14)通過螺紋與液氮腔體下接手(15)連接，液氮腔體下接手(15)與擋環(huán)a (16)通過螺紋連接，堵頭a (17)由擋環(huán)a (16)固定，堵頭a (17)上設(shè)有的四個液氮注入孔，彈簧a(18)下端由堵頭a (17)支撐，上端由閥芯(19)支撐，閥芯(19)預(yù)壓安裝在液氮腔體下接手(15)上，其下端由彈簧a (18)支撐，上端由液氮腔體下接手(15)支撐，彈簧座(20)通過螺紋與液氮腔體下接手(15)連接，鋼球堵頭(23)與彈簧座(20)通過螺紋連接，彈簧b(21)上端由彈簧座(20)支撐，其下端由小鋼球(22)支撐，小鋼球(22)上端由彈簧b (21)支撐，其下端由鋼球堵頭(23)支撐構(gòu)成； 內(nèi)管總成是由閥體(24)通過螺紋與內(nèi)接手(34)連接，彈簧c (25)上端由沖擊閥芯(28)支撐，其下端由堵頭支撐，堵頭b (26)由擋環(huán)b (27)固定，擋環(huán)b (27)與閥體(24)通過螺紋連接，沖擊閥芯(28)由彈簧c (25)預(yù)壓緊在閥體(24)上，其下端由彈簧c (25)支撐，保溫套(29)上端與 擋環(huán)(27)靜接觸，其下端與軸承座(35)靜接觸，鋼球套筒(30)通過螺紋與內(nèi)接手(34)連接，鋼球(31)壓入外管(53)的環(huán)形溝槽內(nèi)，由六件鋼球共兩處組成雙鋼球定位結(jié)構(gòu)，使內(nèi)管總成處于懸掛狀態(tài)，鋼球(31)上端由鋼球套筒(30)支撐，其下端由彈簧支撐，彈簧d (32)上端由鋼球支撐，其下端由彈簧座(33)支撐，彈簧座(33)通過螺紋與鋼球套筒(30)連接，內(nèi)接手(34)與軸承座(35)通過螺紋連接，軸承座(35)通過螺紋與空心軸(43)連接，密封圈(36)由內(nèi)接手(37)和軸承座(35)壓緊，確保無雜質(zhì)進(jìn)入到軸承內(nèi)，軸承座(35)與接手(37)之間的單動是有軸承(39)實(shí)現(xiàn)的，接手(37)與內(nèi)接手(44)通過螺紋連接，軸承(39)由接手(37)和套筒(40)固定，套筒(40)由圓螺母(42)壓緊，止動墊圈(41)防止圓螺母(42)松動，空心軸(43)與內(nèi)接手(44)之間是間隙配合，密封圈(45)由空心軸(43)與內(nèi)接手(44)壓緊，保證液氮通道的密封性，閥體(46)通過螺紋與內(nèi)接手(44)連接，彈簧座(47)與閥體(46)通過螺紋連接，彈簧(48)上端由小鋼球(49)支撐，其下端由彈簧座(47)支撐，小鋼球(49)預(yù)壓安裝在閥體(46)上，其下端由彈簧(48)支撐，彈簧e (50)下端由內(nèi)接手(44)支撐，其上端由止逆球閥(51)支撐，止逆球閥(51)預(yù)壓安裝在止逆閥座(52)上，其下端由彈簧e (50)支撐，巖心管(54)與內(nèi)接手(44)通過螺紋連接，內(nèi)接手(55)通過螺紋與巖心管(54)連接，內(nèi)接手(55)與卡簧座(59)通過螺紋連接，擋環(huán)c (56)與卡簧座(59)將軸承(57)固定，擋環(huán)c (56)與小鉆頭(61)通過螺紋連接，卡簧座(59)與半合管￠4)通過螺紋連接，半合管￠4)同堵頭(52)之間為靜接觸，大鉆頭出3)與小鉆頭￠1)由六方連接，大鉆頭￠3)通過六方帶動小鉆頭￠1)旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，小鉆頭(61)由大鉆頭(63)帶動回轉(zhuǎn)，卡簧座(59)不回轉(zhuǎn)，小鉆頭(61)與卡簧座(59)之間的單動是通過軸承(57)實(shí)現(xiàn)的，軸承(57)由卡簧座(59)和擋環(huán)c (56)固定，卡簧(60)坐于卡簧座(59)下部錐形內(nèi)壁構(gòu)成； 外管總成是由外管(53)通過螺紋與擴(kuò)孔器(58)連接，擴(kuò)孔器(58)與外接手￠2)通過螺紋連接，外接手￠2)通過螺紋與大鉆頭￠3)連接構(gòu)成；
2.按照權(quán)利要求1所述的不提鉆孔底冷凍繩索取心鉆具，其特征在于，液氮腔堵頭(11)通過螺紋與液氮進(jìn)口管(12)連接，液氮進(jìn)口管(12)與液氮腔體上接手(13)焊接在一起，液氮腔體上接手(13)通過螺紋與液氮腔體管(14)連接，液氮腔體管(14)通過螺紋與液氮腔體下接手(15)連接構(gòu)成液氮腔體，液氮置于液氮腔體中，而不是置于內(nèi)管總成中。
3.按照權(quán)利要求1所述的不提鉆孔底冷凍繩索取心鉆具，其特征在于，液氮腔體下接手(15)與擋環(huán)a (16)通過螺紋連接，堵頭a (17)由擋環(huán)a (16)壓緊在液氮腔體下接手(15)的內(nèi)孔座上，彈簧a (18)將閥芯(19)壓緊在液氮腔體下接手(15)的閥口上，使液氮腔內(nèi)液氮不能流出，當(dāng)與內(nèi)管總成連接后由沖擊閥芯(28)將閥芯(19)頂開，從而打開液氮注入通道。
4.按照權(quán)利要求1所述的不提鉆孔底冷凍繩索取心鉆具，其特征在于，彈簧座(20)與液氮腔體下接手(15)通過螺紋連接，彈簧b (21)將小鋼球(22)壓緊在鋼球堵頭(23)上，鋼球堵頭(23)與彈簧座(20)通過螺紋連接，組成鋼球定位機(jī)構(gòu)，當(dāng)打撈器與內(nèi)管總成接觸后，鋼球(22)壓緊在內(nèi)接手(34)的環(huán)狀槽內(nèi)，實(shí)現(xiàn)打撈器與內(nèi)管總成的連接。
5.按照權(quán)利要求1所述的不提鉆孔底冷凍繩索取心鉆具，其特征在于，鋼球套筒(30)與內(nèi)接手(34)通過螺紋連接，鋼球(31)被彈簧d (32)壓緊在鋼球套筒(30)的內(nèi)孔上，彈簧座(33)與鋼球套筒(30)通過螺紋連接，鋼球(31)壓緊在外管(53)的環(huán)狀槽內(nèi)，使內(nèi)管總成處于懸掛狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對內(nèi)管 總成的定位。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種不提鉆孔底冷凍繩索取心鉆具。由打撈器、內(nèi)管總成和外管總成構(gòu)成，通過將液氮置于打撈器的液氮腔內(nèi)，當(dāng)回次終了時向外管內(nèi)投入打撈器，通過打撈器與內(nèi)管總成的連接將液氮注入冷凍腔內(nèi)，通過液氮吸熱氣化實(shí)現(xiàn)對水合物巖心的冷凍。避免了鉆進(jìn)過程中液氮因散熱和震動等原因而氣化，提高了液氮的冷凍效率。本實(shí)用新型在內(nèi)管總成上安裝小鉆頭，通過大鉆頭帶動小鉆頭共同鉆進(jìn)，獲得所需的巖心尺寸，不用從孔內(nèi)整體提出鉆柱，實(shí)現(xiàn)不提鉆連續(xù)鉆進(jìn)取心。取樣時卸下小鉆頭和卡簧座，將半合管連同巖心從巖心管內(nèi)抽出，巖心樣品用液氮儲存罐或高壓容器保存。
文檔編號E21B25/02GK203114218SQ20122067246
公開日2013年8月7日 申請日期2012年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月8日
發(fā)明者郭威, 孫友宏, 王元, 賈瑞, 李冰, 劉華南, 劉衛(wèi)衛(wèi), 薛軍 申請人:吉林大學(xué)