天然气水合物旋转式冷冻保压绳索取心钻具及取心方法技术

天然气水合物旋转式冷冻保压绳索取心钻具及取心方法，取心钻具包括外管、内管总成及钻头，外管套设在内管总成外部；钻头设置在外管底部，内管总成包括捞矛头、螺杆、螺管、第一扭簧、弹卡、排气阀体、排气阀弹簧、排气阀芯、腔体管保温层、内保温层、控制杆、翻板阀、第二扭簧、取心筒、岩心管、活阀、揽簧、切削齿、腔体管及回收管，本发明专利技术通过液压驱动螺杆实现旋转取心，取心过程中钻井液不与天然气水合物岩心接触，避免污染天然气水合物岩心；采用保温保压取样技术确保天然气水合物岩心的稳定性；以冷冻取样技术辅助保温保压取样技术，在保压失败时，通过低温相变液体的相变吸热作用将天然气水合物岩心冷冻到‑40℃确保天然气水合物不分解。

Rotary freezing rope coring tool for natural gas hydrate and its coring method

The rotary freezing pressure-retaining rope coring drilling tool for natural gas hydrate and its coring method include an outer pipe, an inner pipe assembly and a bit, the outer pipe sleeve is arranged outside the inner pipe assembly; the drill bit is arranged at the bottom of the outer pipe, and the inner pipe assembly includes a spearhead, screw, screw, first torsion spring, cartridge clip, exhaust valve body, exhaust valve spring, exhaust valve core, cavity tube insulation layer, and inner insulation layer. The control rod, flange valve, second torsion spring, coring barrel, core pipe, valve, coil spring, cutting teeth, cavity pipe and recovery pipe of the invention realize rotary coring by hydraulic driving screw, drilling fluid does not contact with natural gas hydrate core in coring process, so as to avoid polluting natural gas hydrate core, and the stability of natural gas hydrate core is ensured by thermal insulation and pressure-holding sampling technology. The core of gas hydrate is frozen to 40 (?) C by phase change endothermic action of cryogenic phase change liquid to ensure that gas hydrate does not decompose when holding pressure fails.

【技术实现步骤摘要】
天然气水合物旋转式冷冻保压绳索取心钻具及取心方法
本专利技术涉及一种天然气水合物旋转式冷冻保压绳索取心钻具及取心方法，尤其适用于深海天然气水合物的保真钻探取心。
技术介绍
随着经济的快速发展，能源的消耗也日益增长，石油、煤、天然气等常规能源大量消耗，从其剩余储量来看，常规能源已经无法继续长期支撑现代工业，而天然气水合物的资源量极其丰富，且其燃烧后产生二氧化碳和水，是一种清洁能源，因此天然气水合物被视为未来的主要能源。天然气水合物存在于高压低温的环境下，当其温压平衡条件发生变化时，天然气水合物就会发生分解。获取更高保真度的天然气水合物样品，是国内外钻探工作者共同面临的问题。目前国内外的天然气水合物保真取心钻具主要由两种设计思路：一种是保温保压取心钻具，一种是孔底冷冻取心钻具。保温保压取样技术是目前应用较多的天然气水合物保真取样技术，该技术利用球阀或翻板阀在样品被卡断后和提升过程中对专门设计的保压样品管进行密封，同时通过保温材料或电子制冷的方式实现保温，通过保持储层的原位压力和温度获得高保真度的天然气水合物样品。但是，由于该技术对于球阀或者翻板阀的机械密封性能要求较高，在实际应用中的保压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.天然气水合物旋转式冷冻保压绳索取心钻具，包括外管(4)、内管总成及钻头(25)，所述外管(4)套设在内管总成外部；所述钻头(25)设置在外管(4)底部，其特征在于，所述内管总成包括：捞矛头(1)、螺杆(2)、螺管(3)、第一扭簧(6)、弹卡(7)、支撑座(9)、排气阀体(11)、排气阀弹簧(12)、排气阀芯(13)、腔体管保温层(14)、内保温层(15)、控制杆(16)、翻板阀(18)、第二扭簧(19)、取心筒(20)、岩心管(21)、活阀(22)、揽簧(23)、切削齿(24)、腔体管(26)及回收管(27)，所述捞矛头(1)位于控制杆(16)上方并与控制杆(16)同轴布置，捞矛头(1)与...

【技术特征摘要】
1.天然气水合物旋转式冷冻保压绳索取心钻具，包括外管(4)、内管总成及钻头(25)，所述外管(4)套设在内管总成外部；所述钻头(25)设置在外管(4)底部，其特征在于，所述内管总成包括：捞矛头(1)、螺杆(2)、螺管(3)、第一扭簧(6)、弹卡(7)、支撑座(9)、排气阀体(11)、排气阀弹簧(12)、排气阀芯(13)、腔体管保温层(14)、内保温层(15)、控制杆(16)、翻板阀(18)、第二扭簧(19)、取心筒(20)、岩心管(21)、活阀(22)、揽簧(23)、切削齿(24)、腔体管(26)及回收管(27)，所述捞矛头(1)位于控制杆(16)上方并与控制杆(16)同轴布置，捞矛头(1)与控制杆(16)之间通过第一弹性销(5)连接，且第一弹性销(5)固定在捞矛头(1)的内孔中；所述螺杆(2)套在捞矛头(1)外部，螺杆(2)与捞矛头(1)之间具有环状间隙，螺杆(2)的上部坐在外管(4)内壁上部的台阶上，螺杆(2)下部的外表面具有螺旋形的滑轨；所述螺管(3)套设在螺杆(2)下部，螺管(3)内壁具有螺旋形的滑道，在钻井液压力的作用下螺管(3)相对于螺杆(2)向下旋转移动；所述弹卡(7)的数量为两个，两个弹卡(7)的一端通过第二弹性销(8)铰接在一起，同时两个弹卡(7)通过第二弹性销(8)固定在控制杆(16)上，两个弹卡(7)的下部坐于支撑座(9)上，且支撑座(9)通过第三弹性销(10)与控制杆(16)连接，两个弹卡(7)的顶部顶靠在内保温层(15)上部；所述第一扭簧(6)用于使得两个弹卡(7)的上部彼此远离呈张开状态；所述腔体管(26)、岩心管(21)及切削齿(24)自上而下顺次螺纹连接，腔体管(26)、岩心管(21)及切削齿(24)均套设在控制杆(16)外部，腔体管(26)通过内保温层(15)分为两个腔室，分别为冷源腔和压力室，腔体管(26)的内壁上设置有腔体管保温层(14)，腔体管保温层(14)上部的内径小于腔体管保温层(14)下部的内径；所述内保温层(15)设置在控制杆(16)外部并位于冷源腔内；所述排气阀体(11)通过螺纹与内保温层(15)连接；所述排气阀弹簧(12)和排气阀芯(13)均设置在排气阀体(11)内部，排气阀芯(13)由排气阀弹簧(12)的预紧力顶在排气阀体(11)的通孔上；所述翻板阀(18)的一侧安装在腔体管(26)内侧壁上，翻板阀(18)通过第二扭簧(19)控制其翻转状态，当控制杆(16)上行带动取心筒(20)进入压力室后，翻板阀(18)在第二扭簧(19)的驱动下将压力室的下部密封，翻板阀(18)朝向压力室的一侧设置有翻板阀上保温层(17)；所述取心筒(20)位于岩心管(21)内部；所述活阀(22)设置在取心筒(20)内部，并与控制杆(16)底部连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王元，郭威，孙友宏，张鹏宇，杨翔，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22