第三外管、第二扩孔器和钻头组成,弹卡挡头与第一外管通过螺纹连接,第一外管通过螺纹与第一扩孔器连接,第二外管通过螺纹与第三外管连接,第三外管与第二扩孔器通过螺纹连接,第二扩孔器通过螺纹与钻头连接。
[0017]天然气水合物孔底冷冻双弹卡绳索取心方法,包括以下步骤:
[0018]a、在地表向由酒精腔上接手、酒精腔体管和酒精腔下接手组成酒精腔内装满酒精;根据不同孔深所需的冷量在酒精腔下接手和岩心腔下接手组成的干冰腔内放入适当的干冰,将内管总成组装完毕。使用打捞器或直接将内管总成通过钻杆送入到孔内,内管总成到达孔底之后开钻;
[0019]b、回次结束,岩心充满岩心管,停栗,投入打捞器将内管总成上提;
[0020]C、上提过程中,第二弹卡上行,卡在座环上,第二弹卡停止上行;同时内管总成继续上行使第二弹卡带动控制阀下行将酒精压入干冰腔内;
[0021]d、酒精与干冰在干冰腔内混合形成低温酒精后进入冷冻机构内对水合物岩心进行冷冻。
[0022]e、冷冻10-20分钟后将内管总成从孔内提出;
[0023]f、将岩心样品用液氮储存罐或者高压容器保存。
[0024]g、或采用干冰和酒精的混合物作为冷冻水合物岩心的冷源,在地表时将一定量的干冰投入到酒精内混合形成酒精和干冰的混合物,经酒精和干冰病的混合物保存在由酒精腔上接手、酒精腔体管和酒精腔下接手组成的腔体内,使用打捞器或直接将内管总成通过钻杆送入到孔内,内管总成到达孔底之后开钻;腔体内设有保温层,保证混合物中的干冰在钻进过程中不会因为吸热而分解。此过程也可适用于采用液氮等能够快速气化吸热的流体作为冷源时。其他过程同上。
[0025]本发明的有益效果:
[0026]本发明采用单纯的冷冻取样,使用采用干冰为冷源,酒精为助冷催化剂和载冷剂,或采用酒精或采用酒精和干冰的混合物作为冷源,也可以采用液氮等可迅速气化吸热的可相变流体作为冷源;能过根据现场的需要随时更换冷源实现对水合物岩心的快速冷冻,冷冻效好;将绳索取心与孔底冷冻结合,实现不提钻快速取心;采用活动弹卡机构实现冷源注入冷冻机构的过程,具有较高的可行性。钻进时内管总成不回转,因而在较大程度上避免了因钻具回转产生的机械力对水合物岩心的破坏,更有效地提高了岩心采取率、完整度和代表性。
【附图说明】
[0027]图1是本发明采用干冰为冷源,酒精为助冷催化剂和载冷剂的整体结构示意图。
[0028]图2是本发明的上段部分示意图。
[0029]图3是本发明的中段部分示意图。
[0030]图4是本发明的下段部分示意图。
[0031]图5是本发明采用酒精和干冰的混合物作为冷源或液氮等可迅速气化吸热的可相变流体作为冷源的整体结构示意图。
[0032]其中:1.弹卡挡头,2.捞矛头,3.第一弹性销,4.第一弹卡回收管,5.第一弹卡架,6.第二弹性销,7.第一扭簧,8.第一弹卡,9.第三弹性销,10.第一外管,11.内接手,12.悬挂环,13.座环,14.第二弹卡回收管,15.第一扩孔器,16.第二弹卡架,17.第二扭簧,18.第二弹卡,19.第四弹性销,20.第一弹簧,21.控制阀,22.第二外管,23.上轴承座,24.第一轴承,25.下轴承座,26.油嘴,27.第二轴承,28.第二弹簧,29.挡环,30.防松垫片,31.圆螺母,32.连接管,33.酒精腔上接手,34.第一密封圈,35.酒精腔体管,36.酒精腔下接手,37.控制阀球,38.控制阀座,39.排气阀座,40.第三弹簧,41.排气阀球,42.第四弹簧,43.冷源腔保温层,44.第二密封圈,45.岩心腔上接手,46.第三外管,47.止逆阀球,48.止逆阀座,49.冷冻腔体管,50.冷冻腔保温层,51.岩心管,52.第二扩孔器,53.保温垫片,54.卡簧,55.卡簧座,56.钻头。
【具体实施方式】
[0033]实施例1:
[0034]如图1所示,本实施例采用干冰为冷源,酒精为助冷催化剂和载冷剂;采用干冰为冷源,酒精为助冷催化剂和载冷剂,实施例是由内管总成和外管总成组成,内管总成包括有打捞机构、弹卡定位机构、悬挂机构、活动弹卡机构、单动机构、调节机构、冷源存储机构和孔底冷冻机构;
[0035]打捞机构是由捞矛头2、第一弹性销3和第一弹卡回收管4组成,捞矛头2与第一弹卡回收管4通过第一弹性销3连接;打捞器下入孔内后与捞矛头2连接,通过打捞器与打捞机构的连接实现将钻具内管总成放入孔内和回收的过程;同时通过打捞器提起打捞机构时带动岩芯管向上移动,捞矛头可带动弹卡回收管向上移动,从而实现绳索取心的过程;
[0036]弹卡定位机构由弹卡挡头1、第一弹性销3、第一弹卡回收管4、第一弹卡架5、第二弹性销6、第一扭簧7、第一弹卡8和第三弹性销9。第一弹卡回收管4与第一弹卡架5通过第一弹性销3铰接,第一弹性销3与第一弹卡架5的连接为可动连接,第一弹性销3与第一弹卡回收管4之间为固定连接,第一弹卡回收管4可在自身重力和打捞器拉力作用下延竖直方向移动固定的距离。第一弹卡8为两片通过第二弹性销6形成可转动的连接,第一扭簧7保持第一弹卡8在第一弹卡架5内保持张开,第一弹卡回收管4与第一弹卡架5通过第三弹性销9形成固定连接,两片第一弹卡8卡在弹卡挡头I上,保证在钻进过程中内管总成不会因为钻进时上顶力使内管总成向上移动造成“飞管”事故;
[0037]悬挂机构由第一弹卡架5、内接手11、悬挂环12、座环13和第二弹卡回收管14组成。内接手11与第一弹卡架2通过螺纹连接,内接手11通过螺纹与悬挂环12连接,内接手11上开有均匀分布的八个斜孔,分别位于悬挂环12上部和下部相对的位置,当悬挂环12与座环13接触后,原本从内管总成与外管之间间隙流动的泥浆通道被堵死,泥浆通过内接手11上部的斜孔进入,从内接手11下部的斜孔流出完成泥浆循环。悬挂环12与座环13的连接方式为接触式连接,这种连接方式使内管总成克服自身重力悬挂在外管总成内,使卡簧座55与钻头56之间保持2-4毫米间隙,以防止损坏卡簧座55和钻头56,并保证岩心管51不会因为与钻头56接触而转动和岩心管51的通水性能。
[0038]活动弹卡机构由第二弹卡回收管14、第二弹卡架16、第二扭簧17、第二弹卡18、第四弹性销19、第一弹簧20、控制阀21、上轴承座23和第一密封圈34组成。第二弹卡回收管14通过螺纹与内接手11连接,第二弹卡架16位于第二弹卡回收管14内部并且可上下移动。第二弹卡18为两片通过第四弹性销19形成可转动的连接,第二扭簧17保持第二弹卡18在第二弹卡架16内保持张开。第一弹簧20上部与第二弹卡架16连接并为其提供上顶力,下部与上轴承座23连接。控制阀21与第二弹卡架16通过螺纹连接。钻进过程中第二弹卡18保持张开状态,钻进结束后,上提钻具,内管总成带动第二弹卡18上行,第二弹卡卡18在座环13下部,此时第二弹卡18停止上行,内管总成继续上行导致第二弹卡18带动控制阀21相对于内管总成下行,控制阀21将酒精腔内的酒精压入到干冰腔内,与干冰混合后进入冷冻机构内对岩心进行冷冻,从而实现冷源的注入过程,第一密封圈34在此过程中气密封保压的作用;
[0039]单动机构由上轴承座23、第一单动轴承24、下轴承座25、油嘴26和第二单动轴承27组成。第二弹卡回收管14与上轴承座23通过螺纹连接,第一轴承24上部与上轴承座23接触,并随上轴承座23转动,第一轴承24下部与下轴承座25接触保持不动,当岩芯在岩芯管51内卡住时,第一轴承24作为易损件承受上顶力,第二轴承27上部与下轴承座25接触,第二轴承27下部与上轴承座23接触,第二轴承27提供上顶力使下轴承座25不向下移动,油嘴26与下轴承座25通过螺纹连接,每次钻进开始前通过油嘴26上的小口将润滑油加入上轴承座23和下轴承座25的间隙内,润滑油可对转动的第一轴承24和第二轴承27起到润滑、散热和防水的作用。第一轴承24与第二轴承27实现了岩心管、冷源存储机构和孔底冷冻机构的单动功能,保证在钻进过程中岩心管51中的水合物岩心不会受到扰动。
[0040]调节机构上轴承座23、第二弹簧28、挡环29、放松垫片30、圆螺母31和连接管32。第二弹簧28上部与第二轴承27接触并提供上顶力使第二轴承27能够保持下轴承座25不动,第二弹簧28下部与档环29接触,档环29与上轴承座23接触,防松垫片30上部与档环29连接,第二弹簧28下部与圆螺母31连接,圆螺母31为第二弹簧28提供上顶力,将单动机构上部的机构与下部的机构连接起来;上轴承座23通过螺纹与连接管32连接;在内管总成投入到孔内时,悬挂环12坐落在座环13上,内管总成下部的机构由于自身重力会向下移动,第一弹簧20可起到缓冲作用;在卡断岩心时,卡簧54带动卡簧座55下移压缩第二弹簧28,卡簧座55与钻头56内的台阶上,进而将拔断岩心的力传递到外管上,保证内管在整个取样过程中不受力。
[0041]冷源存储机构由酒精腔上接手33、酒精腔体管35、酒精腔下接手36