專利名稱：保真取樣鉆具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于地質(zhì)勘探的保真取樣鉆具。其特別適用于人類新型能源——天然氣水合物的勘探。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的石油鉆井取樣鉆具，是采用冷凍和密閉的方式提取鉆芯樣品。其存在著取出的芯樣與其原地層的溫度和壓力變化大的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種保真取樣鉆具。
為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的其由彈卡擋頭、外管和鉆頭組成外管總成，矛頭通過外彈卡架與外回收管連接，外回收管通過內(nèi)彈卡架上的下彈卡機(jī)構(gòu)與內(nèi)回收管連接，內(nèi)回收管通過帶球閥的鎖緊定位桿與巖芯容納管連接組成內(nèi)管總成，內(nèi)管總成通過彈卡機(jī)構(gòu)、懸掛機(jī)構(gòu)和扶正環(huán)與外管連接和定位，在矛頭上部裝有帶打撈鉤的打撈器，將內(nèi)彈卡架上開有帶單向閥的注壓孔，裝有帶壓力補(bǔ)償孔、活塞和卸壓通孔的連動(dòng)軸，與其相應(yīng)位置的缸套上備有高壓腔、安全閥和卸壓通孔，在內(nèi)彈卡架與巖芯容納管之間裝有電子制冷裝置，其是在散熱層和內(nèi)襯中裝有保溫層和電源制冷器組成。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是使鉆控取樣保持原有溫度和原有壓力，將使取樣的測試更為真實(shí)，同時(shí)還可以避免造成嚴(yán)重的自然災(zāi)害。


圖1是本實(shí)用新型上部的機(jī)構(gòu)剖面示意圖；圖2是本實(shí)用新型中部的機(jī)構(gòu)剖面示意圖；圖3是本實(shí)用新型下部的機(jī)構(gòu)剖面示意圖；
圖4是本實(shí)用新型頂部管內(nèi)的打撈器剖面放大示意圖；圖5是本實(shí)用新型電子制冷裝置剖面放大示意圖；圖6是圖5的A-A剖面示意圖；圖7是圖5的B-B剖面示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述鉆具分外管總成及內(nèi)管總成。外管總成由彈卡擋頭1、外管22、鉆頭29組成；內(nèi)管總成由從矛頭2到卡簧及卡簧座28內(nèi)部部分組成。開始鉆進(jìn)前，鉆具外管總成通過彈卡擋頭1上端螺紋與鉆機(jī)上的鉆桿柱連接。內(nèi)管總成通過上端彈卡機(jī)構(gòu)3、懸掛機(jī)構(gòu)9、扶正環(huán)24與外管總成連接和定位。開始鉆進(jìn)之前，可以先將內(nèi)管總成在地表或甲板上先將內(nèi)管總成裝在外管總成內(nèi)，并配合到位，也可以在外管總成連接到鉆桿上并下到孔底后再從地表或甲板經(jīng)鉆桿中芯將內(nèi)管總成投放到孔底，并通過懸掛機(jī)構(gòu)與外管總成相配合。內(nèi)管總成到位后，可開始鉆進(jìn)。在內(nèi)管總成向孔內(nèi)投放之前，壓力補(bǔ)償裝置及高壓腔12內(nèi)已經(jīng)在地表通過注壓孔10、單向閥11注入了高壓氣體。鉆進(jìn)過程中，壓力補(bǔ)償裝置及高壓腔12同巖芯容納管25不相通。電子制冷裝置20安裝在巖芯容納管25的上端，電子制冷裝置20由電源及制冷器20-1、保溫層20-2、鋁質(zhì)散熱層20-3、內(nèi)襯銅層20-4、不銹鋼中間層20-5、中間鋁層20-6、外部不銹鋼保護(hù)層20-7組成。制冷裝置在隨內(nèi)管總成向孔內(nèi)投放過程中并不制冷。制冷裝置的動(dòng)力靠安裝在其內(nèi)部的鋰電池組電源20-1提供。電子制冷器內(nèi)部裝有延時(shí)開關(guān)，延時(shí)開關(guān)可控制電子制冷裝置的啟動(dòng)時(shí)間。當(dāng)開始鉆進(jìn)時(shí)，電子制冷器根據(jù)預(yù)定的時(shí)間開始啟動(dòng)制冷，并保持巖芯容納管內(nèi)部達(dá)到所調(diào)定的溫度。為了保持巖芯容納管內(nèi)部的溫度，巖芯容納管外圍設(shè)有隔熱保溫管23。隨著鉆進(jìn)的進(jìn)行，巖芯開始形成并進(jìn)入巖芯容納管25。當(dāng)巖芯達(dá)到一定長度或充滿巖芯容納管25并需要取芯時(shí)，利用繩索取芯絞車從孔口將打撈器總成31經(jīng)鉆桿內(nèi)靠自重投放到孔底。打撈器總成31的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可以使打撈鉤32自動(dòng)抓住內(nèi)管總成上端的撈矛頭2。當(dāng)打撈器總成31的打撈鉤32抓住撈矛頭2后，啟動(dòng)地表或甲板上的繩索絞車提升打撈器。隨著打撈器總成31的上提，內(nèi)管總成的予頭2帶動(dòng)內(nèi)回收管7首先迫使下彈卡機(jī)構(gòu)6收縮并隨同內(nèi)彈卡架8一同上行。此時(shí)內(nèi)管總成的連動(dòng)軸18帶動(dòng)制冷上接頭19、制冷機(jī)構(gòu)20、巖芯容納管25、卡簧座及巖芯卡簧28上行，并將巖芯拔斷和保持在巖芯容納管25內(nèi)。當(dāng)內(nèi)回收管上行到一定行程時(shí)，缸套16與連動(dòng)軸18之間有軸向相對(duì)移動(dòng)，兩者軸向相對(duì)移動(dòng)的距離正好使得內(nèi)管總成上的壓力補(bǔ)償孔14與壓力補(bǔ)償高壓腔12連通、卸壓通孔17與安全閥13連通，并達(dá)到上止點(diǎn)位置。與此同時(shí)，巖芯卡簧座28的下端也已上行到球閥27的上端，并離開球體。而此時(shí)球閥27上的鎖緊定位桿26也上行到脫開鎖緊位置，此時(shí)球閥27靠彈簧30的收縮力使球體轉(zhuǎn)動(dòng)90°而使內(nèi)管總成的下端自動(dòng)關(guān)閉。關(guān)閉球閥27后，內(nèi)管總成上的巖芯容納管25內(nèi)腔及其上端的各個(gè)通孔也都不與外界相通，因此巖芯容納管25內(nèi)保持原始的壓力和所希望的溫度。隨著打撈器的不斷上行，外回收管5也上行并帶動(dòng)內(nèi)回收管7使下彈卡機(jī)構(gòu)6收縮到可以上行位置，迫使上彈卡機(jī)構(gòu)3收縮并不受彈卡擋頭1的軸向制約，外彈卡架4也隨之上行，從而使得從矛頭2、注壓孔10、缸套16、中間管21、球閥27和卡簧及卡簧座28等整個(gè)內(nèi)管總成上行并脫離懸掛機(jī)構(gòu)9及連動(dòng)軸18。鉆頭29、外管22及彈卡擋頭1留在孔底。在整個(gè)內(nèi)管總成上行過程中，如果巖芯容納管25里壓力外泄，高壓腔12里高壓氣體就會(huì)通過壓力補(bǔ)償孔14推動(dòng)活塞15向巖芯容納腔25里施壓，從而保持巖芯容納腔25里的原始?jí)毫Α?br> 權(quán)利要求1.一種用于地質(zhì)勘探的保真取樣鉆具，是由彈卡擋頭(1)、外管(22)和鉆頭(29)組成外管總成，由矛頭(2)通過外彈卡架(4)與外回收管(5)連接，外回收管(5)通過內(nèi)彈卡架(8)上的下彈卡機(jī)構(gòu)(6)與內(nèi)回收管(7)連接，內(nèi)回收管(7)通過帶球閥(27)的鎖緊定位桿(26)與巖芯容納管(25)連接組成內(nèi)管總成，內(nèi)管總成通過彈卡機(jī)構(gòu)(3)、懸掛機(jī)構(gòu)(9)和扶正環(huán)(24)與外管(22)連接和定位，在矛頭(2)上部裝有帶打撈鉤(32)的打撈器(31)，其特征在于內(nèi)彈卡架(8)上開有帶單向閥(11)的注壓孔(10)，裝有帶壓力補(bǔ)償孔(14)、活塞(15)和卸壓通孔(17)的連動(dòng)軸(18)，與其相應(yīng)位置的缸套(16)上備有高壓腔(12)、安全閥(13)和卸壓通孔(17)，內(nèi)彈卡架(8)與巖芯容納管(25)之間裝有電子制冷裝置(20)，其是在散熱層(20-3)和內(nèi)襯(20-4)中裝有保溫層(20-2)和電源制冷器(20-1)組成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種保真取樣鉆具。其使鉆探取樣保持原有溫度和原有壓力，將使取樣的測試更為真實(shí)，同時(shí)還可避免造成嚴(yán)重的自然災(zāi)害。其內(nèi)管總成通過彈卡機(jī)構(gòu)，懸掛機(jī)構(gòu)和扶正環(huán)與外管連接和定位，在矛頭上部裝有帶打撈鉤的打撈器，在內(nèi)管總成中的內(nèi)彈卡架上開有帶單向閥的注壓孔和帶壓力補(bǔ)償孔、活塞和卸壓通孔的連動(dòng)軸，與其相對(duì)應(yīng)位置的缸套上備有高壓腔、安全閥和卸壓通孔，內(nèi)彈卡架與巖芯容納管之間裝有在散熱層和內(nèi)襯中由保溫層和電源制冷器組成的電子制冷裝置。本實(shí)用新型適用于地質(zhì)勘探，特別適用于人類新型能源——天然氣水合物的勘探。
文檔編號(hào)E21B25/00GK2617915SQ03245568
公開日2004年5月26日 申請(qǐng)日期2003年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月22日
發(fā)明者張永勤, 陳修星, 劉輝, 孫建華, 田志坤 申請(qǐng)人:中國地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所