一种辅助加热钻进式冷冻取心钻具制造技术

本发明专利技术公开了一种辅助加热钻进冷冻取心钻具，涉及极地冰层取心和冻土取心领域。由供电模块、辅助加热钻进冷冻取心模块、常规钻具模块组成。使用供电模块为辅助加热钻进冷冻取心模块的半导体制冷片供电，产生热源和冷源，热源加热钻井液辅助钻进，使冰心快速进入岩心筒，冷源用于制冷岩心筒，保证在钻井和提钻过程中冰心在岩心筒内不会融化，保证取心完整度。本发明专利技术结构简单，易于生产和维护；可以重复利用，使用成本低；通过不同模块切换，加快保真取心效率；对碎岩的环形断面仅有加热作用，对环境无污染，可以最大程度上保持岩心的天然状态，对于特殊条件取心以及保存岩心有明显作用。

Auxiliary heating drilling type coring coring tool

The invention discloses an auxiliary heating drilling coring drilling tool, which relates to the coring of polar ice layer and the coring field of frozen soil. The utility model is composed of a power supply module, an auxiliary heating drilling module, a freezing coring module and a conventional drilling module. The semiconductor refrigeration piece for auxiliary heating power supply into a freeze core module power supply module, generating a source of heat and cold, heat the drilling fluid assisted drilling, Bing Xin quickly enter the core barrel, cold source for cooling tube, ensure not melt Bing Xin Zai Yan heart tube drill in the process of drilling and coring, ensure complete degree. The invention has the advantages of simple structure, easy production and maintenance; can be reused, the use of low cost; through different switching module, accelerate the fidelity coring efficiency; the annular section only heating effect on rock, no pollution to the environment, can maintain the natural state of the core to the utmost extent, has the obvious effect of special conditions of coring and preservation core.

【技术实现步骤摘要】
一种辅助加热钻进式冷冻取心钻具
本专利技术涉及一种地下取心装置，特别涉及一种辅助加热钻进冷冻取心钻具。
技术介绍
极地冰层钻进始于20世纪中期，为保证钻取冰心的完整度，要求尽量加快钻进速度，快速获取冰心，防止在钻进过程中因钻机与冰层旋转接触摩擦破坏冰心，影响取心效果。冰层钻进最早采用常规回转钻机进行尝试，但由于常规钻机钻杆拆卸和连接强度大，起下钻时间长，运输和能量供应等问题，笨重的商业钻机并不适用与冰层取心。为此需设计专门针对冰层钻进的钻具，并先后研制了热熔钻、热水钻、铠装电缆电动机械钻具等新型钻进方法。但是热熔钻等钻机在钻进不同冰层时，由于各冰层热力性质不同，每次钻进所采用的钻进规程参数，钻具形状和结构都会对热量的传递效率产生影响，存在很大的不可控性。同时在取心后，为使冰心在岩心筒内保持原有状态，需降低岩心筒内温度防止冰心融化。因此，一种结构和原理相对简单，可控性与有效性兼顾的钻具是目前极地冰层取心急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种结构和原理简单，可以辅助加热钻进快速钻取冰心，且可低温保持冰心原有状态的一种取心钻具。本专利技术工作原理是利用半导体制冷片通电后产生冷、热源，分别加热钻井液辅助钻进和降低岩心筒内温度实现取样岩心保真。本专利技术是由供电模块、辅助加热钻进冷冻取心模块、常规钻具模块组成，供电模块位于辅助加热钻进冷冻取心模块上端，供电模块与辅助加热钻进冷冻取心模块之间通过活扣进行连接固定，并通过插接进行供电，供电模块与辅助加热钻进冷冻取心模块均安装在常规钻具模块内；所述的供电模块由蓄电池固定卡座、蓄电池、蓄电池保护壳、插针座、凹形插针密封座、落球底座、单动接触开关、弹簧组成，蓄电池固定卡座固定在常规钻具上，蓄电池安装在蓄电池固定卡座上，蓄电池外部设有蓄电池保护壳，在蓄电池保护壳下端的蓄电池固定卡座上环形设置泥浆通道，凹形插针密封座设置在蓄电池固定卡座下端，插针座贯穿蓄电池固定卡座和泥浆通道，落球底座设置在蓄电池保护壳内测滑道上，弹簧位于落球底座下部，弹簧起支撑作用，单动接触开关设置在落球底座下端的蓄电池固定卡座上，并能被压缩进蓄电池固定卡座内。所述的辅助加热钻进冷冻取心模块由半导体制冷片、半导体制冷片保护壳、插针、活扣、垫片和凸型插针密封座组成，半导体制冷片环形固定在岩心筒上，外部设有半导体制冷片保护壳，活扣环形套在半导体制冷片保护壳上，插针贯穿半导体制冷片保护壳，凸型插针密封座设置在半导体制冷片保护壳上且包裹插针。半导体制冷片是冷热源，工作原理是利用半导体片构成通路，在通入电流的情况下半导体片之间会发生能量的转移，使一端的半导体片吸收热量，温度升高从而成为热源，另一端的半导体片失去能量，温度降低，成为冷源；半导体制冷片的热源设置在泥浆循环通道方向，加热泥浆，从而辅助钻进，半导体制冷片的冷源设置在岩心筒方向，降低岩心筒内温度，用于对所取得岩心样品保真。所述的供电模块位于辅助加热钻进冷冻取心模块上端，供电模块与辅助加热钻进冷冻取心模块之间通过活扣进行连接固定，供电模块内的插针座和辅助加热钻进冷冻取心模块中的插针在连接后形成通路，从而达到蓄电池为半导体制冷片进行供电的目的，在插针座和插针处设有凹型插针密封座和凸型插针密封座，用以防止漏电短路。本专利技术的工作过程：在地表进行各部分装置的连接后，将钻具下放到指定地层深度，此时在地表对钻杆内落球，落球底座接收落球，落球冲击力由弹簧承受，落球后通入泥浆冲击落球和落球底座向下触发单动接触开关，压缩单动接触开关进入蓄电池固定卡座内，蓄电池开始供电，同时单动接触开关复位后固定落球底座防止回弹，蓄电池进行供电后，半导体制冷片进行工作，发生能量的转移，热源温度升高，冷源温度降低，可以通过改变蓄电池的输出电流，从而调整半导体制冷片热源、冷源的温度，达到温度需求后热源对在泥浆通道内进行循环的泥浆进行加热辅助钻进取心，冷端对岩心筒进行降温，使筒内温度可以达到保持提取的岩心的原始状态，在取心完成后进行提钻，在地表取出岩心筒内的岩心。本专利技术的有益效果：与现有技术相比，本专利技术使用井下供电模块为辅助加热钻进冷冻取心模块的半导体片供电，产生热源和冷源，热源用于辅助钻进，冷源用于岩心样品制冷保真。本专利技术结构简单，易于生产和维护；可以重复利用，使用成本低；通过不同模块切换，加快保真取心效率；对钻井液和地层只有加热和制冷过程，对环境无污染，可以最大程度上保持岩心的天然状态，对于特殊条件取心以及保存岩心有明显作用。本专利技术适用于极地冰层取心，以及其他需要进行加热辅助钻进取心的工作。附图说明图1为本专利技术的剖示图。其中：1-常规钻具，2-蓄电池固定卡座，3-蓄电池，4-蓄电池保护壳，5-插针座，6-泥浆通道，7-凹形插针密封座，8-落球底座，9-单动接触开关，10-弹簧，11-岩心筒，12-半导体制冷片，13-半导体制冷片保护壳，14-插针，15-凸形插针密封座，16-活扣，17-垫片，18-钻头。具体实施方式请参阅图1所示，本专利技术是由供电模块、辅助加热钻进冷冻取心模块、常规钻具模块组成，供电模块位于辅助加热钻进冷冻取心模块上端，供电模块与辅助加热钻进冷冻取心模块之间通过活扣16进行连接固定，并通过插接进行供电，供电模块与辅助加热钻进冷冻取心模块均安装在常规钻具模块内；所述的供电模块由蓄电池固定卡座2、蓄电池3、蓄电池保护壳4、插针座5、凹形插针密封座7、落球底座8、单动接触开关9、弹簧10组成，蓄电池固定卡座2固定在常规钻具1上，蓄电池3安装在蓄电池固定卡座2上，蓄电池3外部设有蓄电池保护壳4，在蓄电池保护壳4下端的蓄电池固定卡座2上环形设置泥浆通道6，凹形插针密封座7设置在蓄电池固定卡座2下端，插针座5贯穿蓄电池固定卡座2和泥浆通道6，落球底座8设置在蓄电池保护壳4内测滑道上，弹簧10位于落球底座8下部，弹簧10起支撑作用，单动接触开关9设置在落球底座8下端的蓄电池固定卡座2上，并能被压缩进蓄电池固定卡座2内。所述的辅助加热钻进冷冻取心模块由半导体制冷片12、半导体制冷片保护壳13、插针14、活扣16、垫片17和凸型插针密封座15组成，半导体制冷片12环形固定在岩心筒11上，外部设有半导体制冷片保护壳13，活扣16环形套在半导体制冷片保护壳13上，插针17贯穿半导体制冷片保护壳13，凸型插针密封座15设置在半导体制冷片保护壳13上且包裹插针14。半导体制冷片12是冷热源，工作原理是利用半导体片构成通路，在通入电流的情况下半导体片之间会发生能量的转移，使一端的半导体片吸收热量，温度升高从而成为热源，另一端的半导体片失去能量，温度降低，成为冷源；半导体制冷片12的热源设置在泥浆循环通道6方向，加热泥浆，从而辅助钻进，半导体制冷片12的冷源设置在岩心筒11方向，降低岩心筒11内温度，用于对所取得岩心样品保真。所述的供电模块位于辅助加热钻进冷冻取心模块上端，供电模块与辅助加热钻进冷冻取心模块之间通过活扣16进行连接固定，供电模块内的插针座5和辅助加热钻进冷冻取心模块中的插针14在连接后形成通路，从而达到蓄电池3为半导体制冷片12进行供电的目的，在插针座5和插针14处设有凹型插针密封座7和凸型插针密封座15，用以防止漏电短路。本专利技术的工作过程：在地表进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辅助加热钻进冷冻取心钻具，其特征在于：是由供电模块、辅助加热钻进冷冻取心模块、常规钻具模块组成，供电模块位于辅助加热钻进冷冻取心模块上端，供电模块与辅助加热钻进冷冻取心模块之间通过活扣(16)进行连接固定，并通过插接进行供电，供电模块与辅助加热钻进冷冻取心模块均安装在常规钻具模块内；所述的供电模块由蓄电池固定卡座(2)、蓄电池(3)、蓄电池保护壳(4)、插针座(5)、凹形插针密封座(7)、落球底座(8)、单动接触开关(9)、弹簧(10)组成，蓄电池固定卡座(2)固定在常规钻具(1)上，蓄电池(3)安装在蓄电池固定卡座(2)上，蓄电池(3)外部设有蓄电池保护壳(4)，在蓄电池保护壳(4)下端的蓄电池固定卡座(2)上环形设置泥浆通道(6)，凹形插针密封座(7)设置在蓄电池固定卡座(2)下端，插针座(5)贯穿蓄电池固定卡座(2)和泥浆通道(6)，落球底座(8)设置在蓄电池保护壳(4)内测滑道上，弹簧(10)位于落球底座(8)下部，弹簧(10)起支撑作用，单动接触开关(9)设置在落球底座(8)下端的蓄电池固定卡座(2)上，并能被压缩进蓄电池固定卡座(2)内；所述的辅助加热钻进冷冻取心模块由半导体制冷片(12)、半导体制冷片保护壳(13)、插针(14)、活扣(16)、垫片(17)和凸型插针密封座(15)组成，半导体制冷片(12)环形固定在岩心筒(11)上，外部设有半导体制冷片保护壳(13)，活扣(16)环形套在半导体制冷片保护壳(13)上，插针(14)贯穿半导体制冷片保护壳(13)，凸型插针密封座(15)设置在半导体制冷片保护壳(13)上且包裹插针(14)；半导体制冷片(12)的热源设置在泥浆循环通道(6)方向，加热泥浆，从而辅助钻进，半导体制冷片(12)的冷源设置在岩心筒(11)方向，降低岩心筒(11)内温度。...

【技术特征摘要】
1.一种辅助加热钻进冷冻取心钻具，其特征在于：是由供电模块、辅助加热钻进冷冻取心模块、常规钻具模块组成，供电模块位于辅助加热钻进冷冻取心模块上端，供电模块与辅助加热钻进冷冻取心模块之间通过活扣(16)进行连接固定，并通过插接进行供电，供电模块与辅助加热钻进冷冻取心模块均安装在常规钻具模块内；所述的供电模块由蓄电池固定卡座(2)、蓄电池(3)、蓄电池保护壳(4)、插针座(5)、凹形插针密封座(7)、落球底座(8)、单动接触开关(9)、弹簧(10)组成，蓄电池固定卡座(2)固定在常规钻具(1)上，蓄电池(3)安装在蓄电池固定卡座(2)上，蓄电池(3)外部设有蓄电池保护壳(4)，在蓄电池保护壳(4)下端的蓄电池固定卡座(2)上环形设置泥浆通道(6)，凹形插针密封座(7)设置在蓄电池固定卡座(2)下端，插针座(5)贯穿蓄电池固定卡座(2)和泥浆通道(6)，落球底座(8)设置在蓄电池保护壳(4)内测滑道上，弹簧(10)位于落球底座(8)下部，弹簧(10)起支撑作用，单动接触开关(9)设置在落球底座(8)下端的蓄电池固定卡...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭威，陈强，李强，贾瑞，赵帅，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22