海洋钻探保压取心方法技术

本发明专利技术涉及一种海洋钻探保压取心方法，包括以下步骤：1)通过打捞矛头将内管总成投放至位于孔底的外管总成内；2)保持钻井液循环，钻井液使活塞补偿平衡机构推动岩心管前伸，贯入刀头只下压不转动，贯入刀头贯入地层后，开始转动外管总成，贯入刀头随钻头进尺挤压修整岩心进岩心管，进行孔底随钻回转贯入取心；3)通过打捞矛头带动内管总成b沿着内管总成a向上滑动，装有岩心样品的岩心管向上滑动进入内管总成a内，岩心管触发重力管驱动机构的配重管通过自重驱动球阀向下滑动并翻转90°；4)通过打捞矛头将内管总成从弹卡室内脱卡并提拉出井口，取出岩心样品，完成保压取心过程。本发明专利技术实现取心器的保压取样，提高取心成功率。

Pressure keeping coring method for offshore drilling

The invention relates to a pressure-maintaining coring method for offshore drilling, which comprises the following steps: 1) putting the inner tube assembly into the outer tube assembly located at the bottom of the hole by salvaging the spearhead; 2) keeping the drilling fluid circulation, drilling fluid makes the piston compensation balance mechanism push the core tube forward, penetrating the tool head only under pressure and not rotating, penetrating into the formation after the tool head penetrates into the formation. Start to rotate the outer tube assembly, penetrate the cutter and extrude the core pipe with the bit footage, and rotate the bottom of the hole while drilling to penetrate the core; 3) Drive the inner tube assembly B to slide upward along the inner tube assembly a by salvaging the spearhead, and the core tube with core sample slides upward into the inner tube assembly a, and the core tube triggers the gravity tube drive. The counterweight pipe of the mechanism slides downward and flips 90 degrees through the self-weight driving ball valve; 4) The inner pipe assembly is stripped from the cartridge chamber and pulled out of the wellhead by salvaging the spearhead, and core samples are taken out to complete the pressure-holding coring process. The invention realizes the pressure sampling of the coring device and improves the success rate of coring.

【技术实现步骤摘要】
海洋钻探保压取心方法
本专利技术涉及钻探
，具体是一种海洋钻探保压取心方法。
技术介绍
通过海洋钻探获取天然气水合物样品是目前普遍使用的技术，而由于天然气水合物位于条件恶劣且难以接近的极地和深海海洋环境，更是因为当它被带到地表时，会迅速分解为天然气水合物的两种成分，即液态水和甲烷气体，受此影响，通常取心成功率不高，甚至导致取心失败，也间接影响到取心效率，因此为了保证取心成功，就需要采用保压方式进行取心作业。而海洋环境变化多端，取心失败的次数越多，施工时间就越长，施工风险越大，因此面对复杂多变的海洋环境，如何提高取心成功率，是本领域技术人员需要解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种海洋钻探保压取心方法，其能够实现保压取心，提高取心成功率。本专利技术的技术方案为：一种海洋钻探保压取心方法，其特征在于：包括以下步骤：1)通过打捞矛头将内管总成投放至位于孔底的外管总成内；2)保持钻井液循环，钻井液使活塞补偿平衡机构推动岩心管前伸，贯入刀头只下压不转动，贯入刀头贯入地层后，开始转动外管总成，钻头进尺切削贯入刀头及岩心管周边地层，贯入刀头随钻头进尺挤压修整岩心进岩心管，进行孔底随钻回转贯入取心；3)通过打捞矛头带动内管总成b沿着内管总成a向上滑动，内管总成a不脱卡保持原位，装有岩心样品的岩心管向上滑动进入内管总成a内，当岩心管向上滑动提拉至球阀的通孔以上部位后，岩心管触发重力管驱动机构的配重管通过自重驱动球阀向下滑动并实现翻转90°，球阀封住上球阀座的下端，岩心管达到上行极限位置时，密封接头台阶接触密封挡头；密封接头台阶接触密封挡头至球阀封住上球阀座的下端之间的区域为保压区域，装有岩心样品的岩心管位于保压区域内；4)通过打捞矛头将内管总成从弹卡室内脱卡并提拉出井口，取出岩心样品，完成保压取心过程。进一步地，所述岩心管及贯入刀头贯入地层时受到的阻力与活塞补偿平衡机构的活塞体向下的推力形成动态平衡；钻头进尺切削贯入刀头及岩心管周边地层后，推力平衡被打破。进一步地，所述贯入刀头碰到硬质地层时，岩心样品顶着内管总成b向上移动，导致钻井液循环通道先被堵住，随后在活塞补偿平衡机构的活塞体上方形成高压，一方面限制住内管总成b上行的行程范围，避免由于行程过大而对内管总成b的弹卡造成变形失效，另一方面推动活塞体下移，使得钻井液循环通道被重新连通，形成钻井液循环通道堵住-钻井液循环通道连通的循环，从而对地面泥浆泵泵压形成脉冲式冲击，提醒钻探取心操作人员，当前取心地层为硬质地层，需改变钻井参数。进一步地，所述外管总成的内壁上设有座环和弹卡室，外管总成的底端设有钻头；所述内管总成包括内管总成a和内管总成b，内管总成b安装于内管总成a的内部且可沿着内管总成a轴向移动，内管总成a包括由上到下依次连接的打捞矛头、弹卡装置、悬挂堵头、液压活塞筒、活塞下限位短接、限位铜销、密封挡头、中管、重力管驱动机构和保压球阀翻转密封机构；内管总成b包括由上到下依次连接活塞补偿平衡机构、单动机构、蓄能器机构、密封机构和岩心管；所述活塞补偿平衡机构包括活塞滑动管、活塞体和液压活塞杆；所述悬挂堵头包括设置在悬挂堵头径向两侧的悬挂堵头进水口和悬挂堵头出水口，悬挂堵头进水口和悬挂堵头出水口之间连通；所述活塞滑动管的上部设置在弹卡装置的内部且可沿着弹卡装置轴向移动，下部设置在液压活塞筒的内部；所述活塞体设置于液压活塞筒内部且可相对于液压活塞筒沿轴向移动，活塞体包括活塞体进水通道和活塞体分水通道；活塞体的下端与位于液压活塞筒内部的液压活塞杆的上端连接，活塞体的上端与活塞滑动管的下端连接；液压活塞筒的底端与活塞下限位短接的上端连接，液压活塞筒的下部设有液压活塞筒出水口，液压活塞筒出水口与活塞体分水通道之间连通；液压活塞筒与弹卡装置的连接处设有悬挂环，悬挂环坐落在座环上；活塞下限位短接上设有限位铜销，限位铜销贯穿液压活塞杆上的液压活塞杆长销孔和活塞下限位短接后固定设置在活塞下限位短接上；所述单动机构位于活塞下限位短接的内部，且与下方的连接管连接，活塞下限位短接的下端与密封挡头的上端连接，密封挡头的下端与位于外管内部的中管的上端连接；所述密封机构位于中管的内部且可以沿着中管轴向移动；所述岩心管位于中管内部，岩心管上设有岩心管凸肩；所述重力管驱动机构包括剪切短接、剪切销、配重管上限位台肩、配重管下限位台肩、配重管和推力薄壁管，剪切短接位于中管与岩心管之间，剪切短接坐落在中管内壁上的配重管上限位台肩，剪切短接与中管及剪切短接与岩心管间隙配合，且处于垂直状态；剪切销贯穿剪切短接和配重管，使得剪切短接与配重管连接，配重管上端接触剪切短接，配重管下端固定连接有推力薄壁管，配重管接触中管上的配重管下限位台肩，且配重管被配重管下限位台肩顶住而不能越过；所述保压球阀翻转密封机构包括球阀管、球阀管上压盖上球阀座、球阀、下球阀座和球阀管下压盖；球阀管上从上至下依次设有球阀翻转驱动插销和球阀管长圆孔和设置在球阀管中空内部的球阀管窗口；球阀上设有球阀轴和球阀翻转滑动槽，球阀上设有用于岩心管穿过的通孔；球阀管上端与中管的下端连接，球阀管中部设有球阀管长圆孔，位于球阀管长圆孔内的球阀翻转驱动插销固定在球阀管的内壁上，球阀翻转驱动插销伸入至球阀上的球阀翻转滑动槽内；球阀通过球阀轴固定设置在球阀管上的球阀管窗口内，球阀轴一端连接球阀，另一端伸入至球阀管长圆孔内，且可在球阀管长圆孔内沿轴向方向自由滑动；球阀管的内部设有上球阀座和下球阀座，上球阀座与球阀管上压盖连接，球阀管上压盖的上端与推力薄壁管的下端连接，上球阀座的下端与球阀接触，下球阀座与球阀管下压盖连接，下球阀座的上端与球阀接触；保压球阀翻转密封机构的下端连接设有对岩心管进行冲洗的冲洗机构；保压球阀翻转密封机构与重力管驱动机构及中管连接，且重力管驱动机构可推动保压球阀翻转密封机构的球阀翻转90°。进一步地，所述单动机构包括推力轴承、芯轴、铜套、轴承套、推力轴承和锁紧螺母，芯轴的上端与液压活塞杆的底端螺纹连接，轴承套套设在芯轴上，轴承套与芯轴之间设有铜套，铜套上下两端分别设有上推力轴承和下推力轴承，芯轴的底端设有锁紧螺母，下推力轴承位于锁紧螺母上方。进一步地，所述活塞体上还设有弹簧腔室，弹簧腔室上下两端分别设有滑阀和弹簧底座，弹簧底座固定设置在活塞体下部，弹簧腔室内部设有弹簧，弹簧安装在弹簧底座上，弹簧的上端与滑阀的下端连接。进一步地，所述内管总成上设有蓄能器机构，蓄能器机构位于单动机构与密封机构之间，且分别与单动机构和密封机构连接；所述蓄能器机构包括从上至下依次设置的蓄能器阀盖、蓄能室、活塞、蓄能器下端盖、蓄能器压力接头、高压软管和高压腔室测压接头，活塞位于蓄能室内部且可沿着蓄能室轴向移动，活塞与蓄能室结合处设有密封圈，活塞与蓄能器下端盖接触，蓄能器下端盖中部设有轴向通孔，蓄能器压力接头通过高压软管与高压腔室测压接头连接，轴向通孔、蓄能器压力接头、高压软管与高压腔室测压接头连通形成气通路，蓄能器机构位于连接管内部。进一步地，所述密封机构包括密封接头、压力通道、密封接头密封圈和密封接头台阶，密封接头的上端与连接管的下端连接，且与蓄能器机构连接，密封接头中部设有轴向的压力通道，高压腔室测压接头的下端伸入压力通道，且与压力通道连通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海洋钻探保压取心方法，其特征在于：包括以下步骤：1)通过打捞矛头将内管总成投放至位于孔底的外管总成内；2)保持钻井液循环，钻井液使活塞补偿平衡机构推动岩心管前伸，贯入刀头只下压不转动，贯入刀头贯入地层后，开始转动外管总成，钻头进尺切削贯入刀头及岩心管周边地层，贯入刀头随钻头进尺挤压修整岩心进岩心管，进行孔底随钻回转贯入取心；3)通过打捞矛头带动内管总成b沿着内管总成a向上滑动，内管总成a不脱卡保持原位，装有岩心样品的岩心管向上滑动进入内管总成a内，当岩心管向上滑动提拉至球阀的通孔以上部位后，岩心管触发重力管驱动机构的配重管通过自重驱动球阀向下滑动并实现翻转90°，球阀封住上球阀座的下端，岩心管达到上行极限位置时，密封接头台阶接触密封挡头；密封接头台阶接触密封挡头至球阀封住上球阀座的下端之间的区域为保压区域，装有岩心样品的岩心管位于保压区域内；4)通过打捞矛头将内管总成从弹卡室内脱卡并提拉出井口，取出岩心样品，完成保压取心过程。

【技术特征摘要】
1.一种海洋钻探保压取心方法，其特征在于：包括以下步骤：1)通过打捞矛头将内管总成投放至位于孔底的外管总成内；2)保持钻井液循环，钻井液使活塞补偿平衡机构推动岩心管前伸，贯入刀头只下压不转动，贯入刀头贯入地层后，开始转动外管总成，钻头进尺切削贯入刀头及岩心管周边地层，贯入刀头随钻头进尺挤压修整岩心进岩心管，进行孔底随钻回转贯入取心；3)通过打捞矛头带动内管总成b沿着内管总成a向上滑动，内管总成a不脱卡保持原位，装有岩心样品的岩心管向上滑动进入内管总成a内，当岩心管向上滑动提拉至球阀的通孔以上部位后，岩心管触发重力管驱动机构的配重管通过自重驱动球阀向下滑动并实现翻转90°，球阀封住上球阀座的下端，岩心管达到上行极限位置时，密封接头台阶接触密封挡头；密封接头台阶接触密封挡头至球阀封住上球阀座的下端之间的区域为保压区域，装有岩心样品的岩心管位于保压区域内；4)通过打捞矛头将内管总成从弹卡室内脱卡并提拉出井口，取出岩心样品，完成保压取心过程。2.根据权利要求1所述的海洋钻探保压取心方法,其特征在于：所述步骤2)中，岩心管及贯入刀头贯入地层时受到的阻力与活塞补偿平衡机构的活塞体向下的推力形成动态平衡；钻头进尺切削贯入刀头及岩心管周边地层后，推力平衡被打破。3.根据权利要求1所述的海洋钻探保压取心方法,其特征在于：所述步骤2)中，贯入刀头碰到硬质地层时，岩心样品顶着内管总成b向上移动，导致钻井液循环通道先被堵住，随后在活塞补偿平衡机构的活塞体上方形成高压，一方面限制住内管总成b上行的行程范围，避免由于行程过大而对内管总成b的弹卡造成变形失效，另一方面推动活塞体下移，使得钻井液循环通道被重新连通，形成钻井液循环通道堵住-钻井液循环通道连通的循环，从而对地面泥浆泵泵压形成脉冲式冲击，提醒钻探取心操作人员，当前取心地层为硬质地层，需改变钻井参数。4.根据权利要求1所述的海洋钻探保压取心方法,其特征在于：所述外管总成的内壁上设有座环和弹卡室，外管总成的底端设有钻头；所述内管总成包括内管总成a和内管总成b，内管总成b安装于内管总成a的内部且可沿着内管总成a轴向移动，内管总成a包括由上到下依次连接的打捞矛头、弹卡装置、悬挂堵头、液压活塞筒、活塞下限位短接、限位铜销、密封挡头、中管、重力管驱动机构和保压球阀翻转密封机构；内管总成b包括由上到下依次连接活塞补偿平衡机构、单动机构、蓄能器机构、密封机构和岩心管；所述活塞补偿平衡机构包括活塞滑动管、活塞体和液压活塞杆；所述悬挂堵头包括设置在悬挂堵头径向两侧的悬挂堵头进水口和悬挂堵头出水口，悬挂堵头进水口和悬挂堵头出水口之间连通；所述活塞滑动管的上部设置在弹卡装置的内部且可沿着弹卡装置轴向移动，下部设置在液压活塞筒的内部；所述活塞体设置于液压活塞筒内部且可相对于液压活塞筒沿轴向移动，活塞体包括活塞体进水通道和活塞体分水通道；活塞体的下端与位于液压活塞筒内部的液压活塞杆的上端连接，活塞体的上端与活塞滑动管的下端连接；液压活塞筒的底端与活塞下限位短接的上端连接，液压活塞筒的下部设有液压活塞筒出水口，液压活塞筒出水口与活塞体分水通道之间连通；液压活塞筒与弹卡装置的连接处设有悬挂环，悬挂环坐落在座环上；活塞下限位短接上设有限位铜销，限位铜销贯穿液压活塞杆上的液压活塞杆长销孔和活塞下限位短接后固定设置在活塞下限位短接上；所述单动机构位于活塞下限位短接的内部，且与下方的连接管连接，活塞下限位短接的下端与密封挡头的上端连接，密封挡头的下端与位于外管内部的中管的上端连接；所述密封机构位于中管的内部且可以沿着中管轴向移动；所述岩心管位于中管内部，岩心管上设有岩心管凸肩；所述重力管驱动机构包括剪切短接、剪切销、配重管上限位台肩、配重管下限位台肩、配重管和推力薄壁管，剪切短接位于中管与岩心管之间，剪切短接坐落在中管内壁上的配重管上限位台肩，剪切短接与中管及剪切短接与岩心管间隙配合，且处于垂直状态；剪切销贯穿剪切短接和配重管，...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶建良，卢秋平，秦绪文，邱海峻，谢文卫，张志刚，寇贝贝，于彦江，黄芳飞，陈靓，康冬菊，
申请(专利权)人：广州海洋地质调查局，
类型：发明
国别省市：广东,44