專利名稱：保真取樣一體式的深海沉積物取樣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于地表鉆進(jìn)或鉆井以便取得表土或井中液體試樣的設(shè)備，尤其是涉及一種保真取樣一體式的深海沉積物取樣器。
背景技術(shù)：
天然氣水合物的勘探與開采是全球性的課題，國外已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)開采階段，但我國才剛剛起步，尚處于勘探初期。利用沉積物取樣器取得海底沉積物，通過后續(xù)處理與分析，可以判斷海底下面是否有天然氣水合物存在，甚至可以直接取到天然氣水合物，具有重要的意義。為了保持樣品原有的成份和狀態(tài)，要求取樣器具有保溫保壓功能，即保真功能。相應(yīng)地對取樣器的強(qiáng)度、密封、結(jié)構(gòu)等提出了很高的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種保真取樣一體式的深海沉積物取樣器，將兩者的功能集成到一個(gè)筒體上，解決取樣與保真的要求，尤其對取樣深度要求較大的工況非常適合。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，包括重力活塞式取樣機(jī)構(gòu)和密封艙兩個(gè)部件1)重力活塞式取樣機(jī)構(gòu)包括重錘機(jī)構(gòu)、吊放機(jī)構(gòu)、保真取樣筒、蓄能器和鎖舌機(jī)構(gòu)；其中重錘機(jī)構(gòu)包括重錘、重錘纜、杠桿、夾板；杠桿的一端經(jīng)重錘纜接重錘、杠桿的一端接夾板；吊放機(jī)構(gòu)包括釋放纜、導(dǎo)流裝置、活塞；導(dǎo)流裝置上端通過釋放纜掛在杠桿上，導(dǎo)流裝置下端用螺釘固定在密封艙本體上端，活塞的上端與主鋼纜連接，活塞與襯筒之間裝有密封圈密封；保真取樣筒包括保真筒體、花瓣、襯筒；花瓣放在保真筒體下端刀頭的臺(tái)階上；襯筒緊貼保真筒體內(nèi)壁，襯筒上端頂住保真筒體上端突出臺(tái)階，襯筒下端壓住花瓣臺(tái)階面上；鎖舌機(jī)構(gòu)用螺釘固定在密封艙本體上端孔中；蓄能器用上抱箍和下抱箍固定在導(dǎo)流裝置內(nèi)；2)密封艙包括密封艙本體、翻板閥、下端蓋、下壓蓋、倒錐；翻板閥用鉸鏈固定在下端蓋上，豎立在密封艙本體內(nèi)壁的一側(cè)，被保真筒體外壁擋住，下端蓋放在密封艙本體支撐環(huán)上，下端蓋與下壓蓋螺釘預(yù)緊，倒錐扣在下壓蓋上，下壓蓋、倒錐二者通過螺釘固定在密封艙本體下端，下壓蓋上裝有一插銷，插銷插入保真筒體中段的斜槽內(nèi)。防止保真筒體向下滑落。
本發(fā)明具有的有益的效果是它是將取樣筒與保壓筒合而為一成保真取樣筒，而且保真取樣筒上下兩端兼作密封部位，使其結(jié)構(gòu)非常緊湊，吊放要求大大降低，而筒體的抗壓、抗彎等強(qiáng)度明顯提高，該裝置可以在海底取到沉積物和水、氣或天然氣水合物等樣品并進(jìn)行保溫保壓處理，保持樣品原有的成份和狀態(tài)，利用船上地質(zhì)絞車投放、取樣與回收，不需要其它動(dòng)力源即可獲得一管保溫保壓樣品，并通過釋壓閥與氣體分離裝置接口，分離樣品中的溶解氣體和進(jìn)行后續(xù)處理。對于取樣深度要求較大的應(yīng)用場合特別適合。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是取樣后的結(jié)構(gòu)示意圖(不含重錘機(jī)構(gòu))；圖3是本發(fā)明的保真取樣筒結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是取樣器下放時(shí)，鎖舌機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是取樣器回收時(shí)，鎖舌機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的密封艙結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、重錘，2、重錘纜，3、杠桿，4、夾板，5、主鋼纜，6、釋放纜，7、上抱箍，8、蓄能器，9、導(dǎo)流裝置，10、下抱箍，11、鎖舌機(jī)構(gòu)，12、密封艙本體，13、翻板閥，14、下端蓋，15、下壓蓋，16、倒錐，17、保真筒體，18、活塞，19、花瓣，20、襯筒，21、密封圈，22、O型密封圈，23、O型密封圈，24、O型密封圈，25、支撐環(huán)，26、插銷。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
如圖1所示，是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。它包括如下兩個(gè)部件重力活塞式取樣機(jī)構(gòu)這部分包括重錘機(jī)構(gòu)(含重錘1、重錘纜2、杠桿3、夾板4等)、吊放機(jī)構(gòu)(含釋放纜6、導(dǎo)流裝置9、活塞18等)、保真取樣筒(含保真筒體17、花瓣19、襯筒20等)、蓄能器8以及鎖舌機(jī)構(gòu)11等配件組成。重錘機(jī)構(gòu)由重錘1、重錘纜2、杠桿3、夾板4四部分組成，重錘1用起吊螺釘掛在重錘纜2上，重錘纜2用卸扣掛在杠桿3上，杠桿3通過夾板4固定在主鋼纜5上。吊放機(jī)構(gòu)由釋放纜6、導(dǎo)流裝置9、活塞18組成，導(dǎo)流裝置9上端通過釋放纜6掛在杠桿3上，下端用螺釘固定在密封艙本體12上，活塞18上端與主鋼纜5連接，活塞18與襯筒20之間有密封圈21密封，取樣前位于襯筒20最下端，取樣后位于襯筒20最上端并進(jìn)入保真筒體17的上密封口。保真取樣筒(如圖3所示)由保真筒體17、花瓣19、襯筒20三部分組成，花瓣19放在保真筒體17下端刀頭的臺(tái)階上，襯筒20緊貼保真筒體17內(nèi)壁，上端頂住保真筒體17上端突出臺(tái)階，下端壓住花瓣19，花瓣19彈性較好，在取樣時(shí)，沉積物可以順利通過花瓣19進(jìn)入襯筒20，取樣完畢，花瓣19可以切斷沉積物，襯筒20起到保溫作用。鎖舌機(jī)構(gòu)11(如圖4、圖5所示)用螺釘固定在密封艙本體12上，突出的彈簧鎖舌在取樣時(shí)可以擋住保真筒體17，防止保真取樣筒17上移；取樣后，又可通過活塞18的上端錐面頂開，保真筒體17順利拉過鎖舌。蓄能器8通過上抱箍7和下抱箍10固定在導(dǎo)流裝置9上，通過管路與密封艙本體12相連通，補(bǔ)償取樣器的壓力損失。
密封艙(如圖6所示)由密封艙本體12、翻板閥13、下端蓋14、下壓蓋15、倒錐16五部分組成。翻板閥13用鉸鏈固定在下端蓋14上，豎立在密封艙本體12內(nèi)壁的一側(cè)，被保真筒體17外壁擋?。幌露松w14通過放在密封艙本體12上支撐環(huán)25而不讓它下移，下端蓋14與下壓蓋15螺釘預(yù)緊，倒錐16扣在下壓蓋15上，下壓蓋15、倒錐16二者通過螺釘固定在密封艙本體12上。下壓蓋15上裝有一插銷26，插銷26插入保真筒體17中段的斜槽，防止保真筒體17向下滑落(但允許向上移動(dòng))。
保真取樣的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)1.保真取樣筒上封口密封(如圖3所示)無錐度的軸向密封；用活塞18上部的小圓柱體作為封口，在主鋼纜5的拉力作用下，塞入保真筒體17上端中心孔，通過O型密封圈22的變形完成密封。
2.密封艙密封(如圖6所示)取樣完畢，保真筒體17完全通過翻板閥13，翻板閥13由于失去保真筒體17的支撐，在預(yù)緊力的作用下塞入下端蓋14的中心孔，通過O型密封圈24的變形完成15°錐度密封；同時(shí)，保真筒體17下端鉆頭的錐面塞入密封艙本體12上端口錐面，這個(gè)錐面作為支撐面，承受密封艙的重量，鉆頭圓柱面也塞入密封艙本體12上端中心孔，通過O型密封圈23的變形完成密封。
3.壓力補(bǔ)償方法蓄能器8與密封艙本體12通過管路連接，通過蓄能器8對整個(gè)取樣器內(nèi)的壓力損失進(jìn)行補(bǔ)償。
4.保溫方法通過對保真筒體17、密封艙本體12內(nèi)外表面涂保溫材料層及襯筒20對沉積物保溫。
本發(fā)明的工作過程如下(1)重錘1到達(dá)海底后，觸動(dòng)杠桿3上抬，使釋放纜6與杠桿3脫扣，取樣器自由下落，保真筒體17在整個(gè)取樣器重力的作用下自由地插入沉積物中，而活塞18則在接近海底后在主鋼纜5的作用下僅以絞車的放纜速度下降，相對于自由下落的保真筒體17上升。由于活塞18與保真取樣筒之間有較好的密封，因而在活塞的下方可以形成局部真空，使樣品更順利地進(jìn)入襯筒20內(nèi)，并補(bǔ)償襯筒20內(nèi)壁的摩擦力。
(2)在整個(gè)下落過程中，由于保真筒體17被鎖舌機(jī)構(gòu)11擋住，密封艙一直位于保真筒體17的上方，與保真筒體17一起依靠重力提供下插力；取樣器回收時(shí)，活塞18到達(dá)保真筒體17上端口頂開鎖舌機(jī)構(gòu)11，并通過O型密封圈22的變形密封住保真筒體17上端口，繼而帶動(dòng)保真取樣筒自下而上穿過密封艙，使保真筒體17刀頭到達(dá)密封艙本體12上端密封口進(jìn)行密封，并使翻板閥13關(guān)閉密封艙本體12下密封口，實(shí)現(xiàn)保壓功能。作為壓力補(bǔ)償器的蓄能器8裝在取樣器最上方的導(dǎo)流裝置9，與密封艙本體12的容腔用管路相連，補(bǔ)充整個(gè)保壓腔容積的缺損，保證樣品壓力不至于下降太多。
(3)當(dāng)絞車收鋼纜時(shí)，首先通過主鋼纜5牽引活塞18，將整個(gè)保真取樣筒向上提起。保真取樣筒17下端的花瓣19合攏將沉積物樣品從底部拉斷，使樣品與沉積物分離，整個(gè)保真取樣筒一起被提起并自下而上穿過密封艙，密封住上下兩個(gè)封口，實(shí)現(xiàn)了沉積物的保真取樣。
權(quán)利要求
1.一種保真取樣一體式的深海沉積物取樣器，其特征在于包括重力活塞式取樣機(jī)構(gòu)和密封艙兩個(gè)部件1)重力活塞式取樣機(jī)構(gòu)包括重錘機(jī)構(gòu)、吊放機(jī)構(gòu)、保真取樣筒、蓄能器(8)和鎖舌機(jī)構(gòu)(11)；其中重錘機(jī)構(gòu)包括重錘(1)、重錘纜(2)、杠桿(3)、夾板(4)；杠桿(3)的一端經(jīng)重錘纜(2)接重錘(1)、杠桿(3)的一端接夾板(4)；吊放機(jī)構(gòu)包括釋放纜(6)、導(dǎo)流裝置(9)、活塞(18)；導(dǎo)流裝置(9)上端通過釋放纜(6)掛在杠桿(3)上，導(dǎo)流裝置(9)下端用螺釘固定在密封艙本體(12)上端，活塞(18)的上端與主鋼纜(5)連接，活塞(18)與襯筒(20)之間裝有密封圈(21)密封；保真取樣筒包括保真筒體(17)、花瓣(19)、襯筒(20)；花瓣(19)放在保真筒體(17)下端刀頭的臺(tái)階上；襯筒(20)緊貼保真筒體(17)內(nèi)壁，襯筒(20)上端頂住保真筒體(17)上端突出臺(tái)階，襯筒(20)下端壓住花瓣(19)臺(tái)階面上；鎖舌機(jī)構(gòu)(11)用螺釘固定在密封艙本體(12)上端孔中；蓄能器(8)用上抱箍(7)和下抱箍(10)固定在導(dǎo)流裝置(9)內(nèi)；2)密封艙包括密封艙本體(12)、翻板閥(13)、下端蓋(14)、下壓蓋(15)、倒錐(16)；翻板閥(13)用鉸鏈固定在下端蓋(14)上，豎立在密封艙本體(12)內(nèi)壁的一側(cè)，被保真筒體(17外壁擋住，下端蓋(14)放在密封艙本體(12)支撐環(huán)(25)上，下端蓋(14)與下壓蓋(15)螺釘預(yù)緊，倒錐(16)扣在下壓蓋(15)上，下壓蓋(15)、倒錐(16)二者通過螺釘固定在密封艙本體(12)下端，下壓蓋(15)上裝有一插銷(26)，插銷(26)插入保真筒體(17)中段的斜槽內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種保真取樣一體式的深海沉積物取樣器。包括由重錘機(jī)構(gòu)、吊放機(jī)構(gòu)、保真取樣筒、蓄能器和鎖舌機(jī)構(gòu)組成的重力活塞式取樣機(jī)構(gòu)包括由密封艙本體、翻板閥、下端蓋、下壓蓋和倒錐組成的密封艙。它是將取樣筒與保壓筒合而為一成保真取樣筒，而且保真取樣筒上下兩端兼作密封部位，使其結(jié)構(gòu)非常緊湊，吊放要求大大降低，而筒體的抗壓、抗彎等強(qiáng)度明顯提高，該裝置可以在海底取到沉積物和水、氣或天然氣水合物等樣品并進(jìn)行保溫保壓處理，保持樣品原有的成分和狀態(tài)，利用船上地質(zhì)絞車投放、取樣與回收，不需要其它動(dòng)力源即可獲得一管保溫保壓樣品，并通過釋壓閥與氣體分離裝置接口，分離樣品中的溶解氣體和進(jìn)行后續(xù)處理。
文檔編號(hào)G01N1/28GK1616944SQ20041008916
公開日2005年5月18日 申請日期2004年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月1日
發(fā)明者李世倫, 顧臨怡, 葉瑛, 邱敏秀, 程毅, 陳鷹 申請人:浙江大學(xué)