海底天然气水合物保真绳索取芯钻具及其操作方法技术

本发明专利技术公开了一种海底天然气水合物保真绳索取芯钻具，包括外管总成、内管总成、保压总成、保温总成、跑钻监测总成、温度传感器、压力传感器；外管总成包括外管、扩孔器和钻头，外管与扩孔器连接，扩孔器与环形钻头连接；内管总成安装在外管总成内，内管总成包括弹卡机构、内管、岩芯管、卡簧和卡簧座，弹卡机构设置在外管内，弹卡机构与跑钻监测总成固定连接，跑钻监测总成与内管接头上端连接，内管接头下端与内管的上端连接，岩芯管套装在内管中，内管的下端与卡簧座连接，卡簧座上设有卡簧，卡簧座与保压总成连接；保温总成安装在内管总成外壁上；温度传感器、压力传感器安装在内管接头底部。本发明专利技术可对海底天然气水合物实施保真绳索取芯。

The drilling tool and its operation method for coring with the fidelity rope of natural gas hydrate on the sea floor

【技术实现步骤摘要】
海底天然气水合物保真绳索取芯钻具及其操作方法
本专利技术涉及一种海底天然气水合物保真绳索取芯钻具及其操作方法。
技术介绍
海底钻机是海底矿产资源勘探的关键技术装备，利用海底钻机对海底天然气水合物矿区进行钻探取芯，准确获取该矿区内海底天然气水合物的分布状况、埋藏深度、品位、储量等信息，从而为矿区设计、开采方式选择、开采地质环境监测等提供技术支撑。从海底天然气水合物温度—压力特性曲线可知，只有在一定的温度、压力条件下，海底天然气水合物才能稳定存在。当海底天然气水合物稳定存在的温度、压力条件被打破后，海底天然气水合物将会分解气化。因此，在对海底天然气水合物实施钻探取芯过程中，为了获取高质量的海底天然气水合物岩芯样品，必须使用保真（保压保温）取芯钻具。然而，现有的海底天然气水合物绳索取芯钻具，主要聚焦在如何对海底天然气水合物岩芯样品进行保压取芯这一方面。这就使得在利用现有海底天然气水合物保压绳索取芯钻具对海底天然气水合物开展钻探取芯后，海底天然气水合物保压绳索取芯钻具从海底提升至水面过程中，随着海水温度的升高，必将导致海底天然气水合物保压绳索取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海底天然气水合物保真绳索取芯钻具，其特征在于：包括外管总成、内管总成、保压总成、保温总成、跑钻监测总成、温度传感器、压力传感器；所述外管总成包括外管、扩孔器和钻头，外管底部与扩孔器顶部连接，扩孔器底部与环形钻头连接；所述内管总成安装在外管总成内，内管总成包括弹卡机构、内管、岩芯管、卡簧和卡簧座，弹卡机构设置在外管内顶部，弹卡机构底部与跑钻监测总成顶部固定连接，跑钻监测总成底部通过单动机构与内管接头上端连接，内管接头下端与内管的上端连接，岩芯管套装在内管中，内管的下端与卡簧座连接，卡簧座上设有卡簧，卡簧座与保压总成连接；所述保温总成安装在内管总成外壁上；所述温度传感器、压力传感器安装在内...

【技术特征摘要】
1.一种海底天然气水合物保真绳索取芯钻具，其特征在于：包括外管总成、内管总成、保压总成、保温总成、跑钻监测总成、温度传感器、压力传感器；所述外管总成包括外管、扩孔器和钻头，外管底部与扩孔器顶部连接，扩孔器底部与环形钻头连接；所述内管总成安装在外管总成内，内管总成包括弹卡机构、内管、岩芯管、卡簧和卡簧座，弹卡机构设置在外管内顶部，弹卡机构底部与跑钻监测总成顶部固定连接，跑钻监测总成底部通过单动机构与内管接头上端连接，内管接头下端与内管的上端连接，岩芯管套装在内管中，内管的下端与卡簧座连接，卡簧座上设有卡簧，卡簧座与保压总成连接；所述保温总成安装在内管总成外壁上；所述温度传感器、压力传感器安装在内管接头底部。


2.根据权利要求1所述的海底天然气水合物保真绳索取芯钻具，其特征在于：所述弹卡机构包括捞矛头、弹卡组件、收卡筒、弹卡支架，收卡筒固定在弹卡支架外侧上部，收卡筒上端与捞矛头固定连接，弹卡支架中部设有安装孔，所述弹卡组件由四块弹卡板首尾相连相互铰接而成，所述外管上部内壁上设有环形凹槽，环形凹槽所处空间形成弹卡室，所述弹卡组件外侧边缘卡设于弹卡室内，弹卡组件上部用固定销穿过安装孔铰接在弹卡支架上且可沿安装孔上下移动，弹卡组件下部用圆柱销铰接在弹卡支架上，弹卡支架与弹卡组件上部之间设有弹簧Ⅰ，弹卡组件底部固定有磁铁座，磁铁座上设有磁铁，弹卡支架底部连接跑钻监测总成。


3.根据权利要求2所述的海底天然气水合物保真绳索取芯钻具，其特征在于：所述跑钻监测总成包括控制舱、电源、位置传感器、控制器、声信号发生器，所述控制舱顶部与弹卡支架底部固定连接，位置传感器、电源、声信号发生器、控制器放置在控制舱内，电源分别与位置传感器、声信号发生器、控制器连接，位置传感器的探测杆伸出控制舱并对应于磁铁设置，位置传感器与控制器连接，控制器与声信号发生器连接；所述控制舱外壁上设有挂环，外管中间内壁上设有用于对挂环进行限位的限位销。


4.根据权利要求3所述的海底天然气水合物保真绳索取芯钻具，其特征在于：所述单动机构包括芯管连接轴、轴承、内管端盖及锁紧螺母，芯管连接轴的上端与控制舱底部固定连接，所述的内管端盖安装在内管接头的上端；芯管连接轴穿过内管端盖，芯管连接轴的下端设有锁紧螺母，内管端盖的下端面与锁紧螺母之间设有弹簧Ⅱ；芯管连接轴上部设有凸缘，凸缘通过轴承支撑在内管端盖上。


5.根据权利要求1所述的海底天然气水合物保真绳索取芯钻具，其特征在于：所述内管总成还包括滑阀，滑阀安装在内管接头侧壁上，内管与内管接头连接处设有限位台，内管接头底部设有排水孔，排水孔与岩芯管连通，排水孔的上方和下方分别设有一O形密封圈Ⅰ。


6.根据权利要求1所述的海底天然气水合物保真绳索取芯钻具，其特征在于：所述保压总成包括滑动套筒、保压筒、活塞及充气阀；保压筒内腔设有活塞，保压筒内活塞与保压筒底部之间的腔隙与充气阀连通，保压筒外壁上部设有多个位于同一水平面的钢珠孔，钢珠孔内分别放置有钢珠；所述保压筒内壁上还设有密封槽；滑动套筒套装在保压筒外壁上部，滑动套筒内壁与保压筒外壁之间设有弹簧Ⅲ，滑动套筒内壁上设有可收纳钢珠的半圆形凹槽。


7.根据权利要求1所述的海底天然气水合物保真绳索取芯钻具，其特征在于：所述保温总成通过导热硅胶与内管总成外壁粘接，保温总成包括多级半导体制冷片、电线、电极座，半导体制冷片由导热板与散热片夹紧，且夹紧接触面之间涂有导热硅脂；导热板采用高导热率材料制造；半导体制冷片冷端通过导热板与内管总成外壁连接，半导体制冷片热端安装有散热片；每级半导体制冷片分别与各电极座连接，各电极座之间通过电线进行串联，电线通过水密电缆线与控制器连接。


8.根据权利要求4所述的海底天然气水合物保真绳索取芯钻具，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：金永平，刘广平，万步炎，彭佑多，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43