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原文传递一种绳索回转式保温保压取样钻具

专利名称：	一种绳索回转式保温保压取样钻具
摘要：	本发明公开了一种绳索回转式保温保压取样钻具，具有取样外管总成和取样内管总成，其中取样内管总成中的弹卡嵌入取样外管总成中的弹卡室内，钻进时，取样外管总成通过弹卡带动取样内管总成同步回转。取样内管总成中的耐高压保温取样管总成（13）采用真空保温技术，并在样品保压管（36）内外表面涂覆纳米隔热保温涂料加强对样品的保温。取样内管总成中的板阀密封系统（14）和样品保压管（36）及压力补偿系统（12）形成一个密闭保压空间腔，提供对样品的保压。本发明通过设计简单可靠的回转系统（9）、压力补偿系统（12）以及板阀密封系统（14），使天然气水合物保温保压取样成功率高，解决了天然气水合物勘查取样保温保压性能差、效率低的问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	北京;11
申请人：	北京探矿工程研究所
发明人：	蔡家品;欧阳志勇;李春;张建元;梁秋平;沈立娜;阮海龙;赵义;贾美玲;刘海龙;刘协鲁;陈云龙;梁涛;吴海霞
专利状态：	有效
申请日期：	2018-03-02T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201810174145.1
公开号：	CN110220735A
分类号：	G01N1/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N1
申请人地址：	100083 北京市海淀区学院路29号探工楼
主权项：	1.一种绳索回转式保温保压取样钻具，具有取样外管总成和取样内管总成，取样内管总成通过钢丝绳放入或提出外管总成，其特征在于：所述取样内管总成包括绳索打捞系统（8）、回转系统（9）、悬挂系统（10）、差动系统（11）、压力补偿系统（12）、耐高压保温取样管总成（13）、板阀密封系统（14）和钻进系统（15）。 2.其中悬挂系统（10）、销钉外管（24）、蓄能器外筒（29）、样品保压管（36）、板阀密封系统（14）和钻进系统（15）依次连接成取样内管总成的外部机构，差动系统（11）、压力补偿系统（12）、耐高压保温取样管总成（13）依次连接成取样内管总成的内部机构，通过利用回转系统，实现取样内管总成与取样外管总成同步回转，通过回转钻进，取得圆柱状保温保压地质样品。 3.根据权利要求1所述的绳索回转式保温保压取样钻具，其特征在于：所述绳索打捞系统（8）包括：绳索打捞矛头（16），绳索打捞矛头（16）通过开口弹性销连接在弹卡回收管（17）上。 4.根据权利要求1所述的绳索回转式保温保压取样钻具，其特征在于：所述回转系统（9）包括：弹卡回收管（17）、弹卡（18）和分水接头（19），弹卡（18）通过开口弹性销连接在分水接头（19）上，分水接头（19）通过开口弹性销与弹卡回收管（17）连接，通过将取样内管总成上的弹卡（18），嵌入取样外管总成中的弹卡室（2）内，使取样内管总成与取样外管总成同步回转。 5.根据权利要求1所述的绳索回转式保温保压取样钻具，其特征在于：所述悬挂系统（10）包括：悬挂环（20）和悬挂管（22），悬挂环（20）和悬挂管（22）通过螺纹连接。 6.根据权利要求1所述的绳索回转式保温保压取样钻具，其特征在于：所述差动系统（11）包括键（21）、键轴（23）、销钉外管（24）、剪切销钉（25）、销钉套（26）和压帽（27）；键（21）安装在键轴（23）上的键槽中，销钉外管（24）上部镶嵌有环形密封圈，可以与外管总成形成上部密封空间，其上端通过螺纹与悬挂管（22）连接，剪切销钉（25）通过螺纹安装在销钉外管（24）的剪切孔上，键轴（23）上端通过螺纹和分水接头（19）连接，下端通过螺纹和压帽（27）连接。 7.根据权利要求1所述的绳索回转式保温保压取样钻具，其特征在于：所述压力补偿系统（12），即蓄能器，包括：蓄能器上接头（28）、蓄能器外筒（29）、蓄能器高压腔（30）、蓄能器充气阀（31）、压力补偿阀（32）、测压接头（33）、触发开关阀（34）和单向阀（35），蓄能器外筒（29）通过螺纹与上部销钉外管（24）和下部样品保压管（36）连接，其余上述所有部件由上至下依次配合组装，压力补偿系统（12）将蓄能高压腔（30）的压力补偿给所述密闭保压空间腔，维持腔内的压力不变，实现对样品的保压。 8.根据权利要求1所述的绳索回转式保温保压取样钻具，其特征在于：耐高压保温取样管总成（13）采用真空保温技术，并在样品保压管（36）内外表面涂覆纳米隔热保温涂料加强对样品的保温。 9.根据权利要求1所述的绳索回转式保温保压取样钻具，其特征在于：所述板阀密封系统（14）包括：板阀上端盖（38）、板阀密封盖(39)、驱动弹簧(40)、销轴（41）、板阀密封口(42)和板阀底座(43)，其中板阀密封盖（39）和驱动弹簧（40）通过销轴（41）连接在板阀密封口（41）上端的板阀支架上，板阀密封盖（39）可依靠驱动弹簧（40）自行关闭。 10.根据权利要求1所述的绳索回转式保温保压取样钻具，其特征在于：所述钻进系统（15）包括：内PDC钻头（37），通过螺纹与板阀下端盖连接。 11.根据权利要求1所述的绳索回转式保温保压取样钻具，其特征在于：在压力补偿系统（12）中测压接头的外圆上镶嵌有环形密封圈，与样品保压管（36）配合形成密封，连同压力补偿系统（12）形成密闭保压空间腔上部密封，板阀密封系统（14）与样品保压管（36）配合形成密闭保压空间腔下部密封，上部密封和下部密封共同构成密闭保压空间腔。 12.根据权利要求1所述的绳索回转式保温保压取样钻具，其特征在于：压力补偿系统（12）通过蓄能器调节样品保压管（36）中的压力，蓄能器处于常闭状态，当通过钢丝绳将取样器总成提出外管总成时，触发开关阀（34）将蓄能器与样品保压管（36）连接，蓄能器开始工作。 13.根据权利要求1所述的绳索回转式保温保压取样钻具，其特征在于：板阀密封系统（14）耐高压，作为取样钻具的样品管密封机构，其材质为高强度不锈钢或合金钢，耐压最大为30Mpa，利用驱动弹簧（40）作为自动关闭动力。 14.根据权利要求1-9任一项所述的绳索回转式保温保压取样钻具，其特征在于：所述取样外管总成包括弹卡挡头（1）、弹卡室（2）、座环（3）、座环联接头（4）、外筒（5）、扶正器（6）和PDC取芯钻头(7)，上述所有部件由上至下依次连接，座环（3）设置在座环联接头（4）内，所述弹卡挡头（1）的上端通过螺纹与钻铤相连，所述取样内管总成悬挂系统（10）坐落在外管总成的座环（3）上，实现内管总成与外管总成的配合和定位。 15.采用权利要求1-9任一项所述的绳索回转式保温保压取样钻具进行取样的方法，其特征在于：通过解卡装置将钢丝绳解卡，提出钢丝绳，开启泥浆泵循环系统,剪切销钉（25）被液压剪断后，键轴（23）带动弹卡（18）向下滑动，弹卡（18）进入弹卡室（2），耐高压保温取样管总成（13）进入内PDC钻头中，开始钻进，取样外管总成和取样内管总成同时旋转钻进，含有天然气水合物的圆柱状地层样品进入到耐高压保温取样管中，利用带钢丝绳的打捞器通过绳索打捞系统（8）将取样钻具内管总成提离地层；通过差动系统（11）将耐高压保温取样管总成（13）提离板阀密封系统（14），进入样品保压管（36）中，关闭的板阀密封系统（14）和样品保压管（36）对保压空间腔形成下部密封；压力补偿系统（12）和样品保压管（36）对保压空间腔形成上部密封，上部密封和下部密封共同构成密闭保压空间腔；将蓄能高压腔（26）的压力补偿给上述密闭保压空间腔，维持腔内的压力不变，实现对样品的保压；继续提取钢丝绳，将绳索回转式保温保压取样钻具内管总成完全提出外管总成，完成保温保压取样。
所属类别：	发明专利