專利名稱：保真取樣鉆具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于地質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：
現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。
發明內容
本實用新型克服了現有技術中的不足，提供了一種保真取樣鉆具。
為了解決上述技術問題，本實用新型是通過以下技術方案實現的其由彈卡擋頭、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，外回收管通過內彈卡架上的下彈卡機構與內回收管連接，內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管總成，內管總成通過彈卡機構、懸掛機構和扶正環與外管連接和定位，在矛頭上部裝有帶打撈鉤的打撈器，將內彈卡架上開有帶單向閥的注壓孔，裝有帶壓力補償孔、活塞和卸壓通孔的連動軸，與其相應位置的缸套上備有高壓腔、安全閥和卸壓通孔，在內彈卡架與巖芯容納管之間裝有電子制冷裝置，其是在散熱層和內襯中裝有保溫層和電源制冷器組成。
與現有技術相比，本實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，同時還可以避免造成嚴重的自然災害。
圖1是本實用新型上部的機構剖面示意圖；圖2是本實用新型中部的機構剖面示意圖；圖3是本實用新型下部的機構剖面示意圖；
圖4是本實用新型頂部管內的打撈器剖面放大示意圖；圖5是本實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。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細描述鉆具分外管總成及內管總成。外管總成由彈卡擋頭1、外管22、鉆頭29組成；內管總成由從矛頭2到卡簧及卡簧座28內部部分組成。開始鉆進前，鉆具外管總成通過彈卡擋頭1上端螺紋與鉆機上的鉆桿柱連接。內管總成通過上端彈卡機構3、懸掛機構9、扶正環24與外管總成連接和定位。開始鉆進之前，可以先將內管總成在地表或甲板上先將內管總成裝在外管總成內，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鉆桿中芯將內管總成投放到孔底，并通過懸掛機構與外管總成相配合。內管總成到位后，可開始鉆進。在內管總成向孔內投放之前，壓力補償裝置及高壓腔12內已經在地表通過注壓孔10、單向閥11注入了高壓氣體。鉆進過程中，壓力補償裝置及高壓腔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、鋁質散熱層20-3、內襯銅層20-4、不銹鋼中間層20-5、中間鋁層20-6、外部不銹鋼保護層20-7組成。制冷裝置在隨內管總成向孔內投放過程中并不制冷。制冷裝置的動力靠安裝在其內部的鋰電池組電源20-1提供。電子制冷器內部裝有延時開關，延時開關可控制電子制冷裝置的啟動時間。當開始鉆進時，電子制冷器根據預定的時間開始啟動制冷，并保持巖芯容納管內部達到所調定的溫度。為了保持巖芯容納管內部的溫度，巖芯容納管外圍設有隔熱保溫管23。隨著鉆進的進行，巖芯開始形成并進入巖芯容納管25。當巖芯達到一定長度或充滿巖芯容納管25并需要取芯時，利用繩索取芯絞車從孔口將打撈器總成31經鉆桿內靠自重投放到孔底。打撈器總成31的結構設計的可以使打撈鉤32自動抓住內管總成上端的撈矛頭2。當打撈器總成31的打撈鉤32抓住撈矛頭2后，啟動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，內管總成的予頭2帶動內回收管7首先迫使下彈卡機構6收縮并隨同內彈卡架8一同上行。此時內管總成的連動軸18帶動制冷上接頭19、制冷機構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。當內回收管上行到一定行程時，缸套16與連動軸18之間有軸向相對移動，兩者軸向相對移動的距離正好使得內管總成上的壓力補償孔14與壓力補償高壓腔12連通、卸壓通孔17與安全閥13連通，并達到上止點位置。與此同時，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。而此時球閥27上的鎖緊定位桿26也上行到脫開鎖緊位置，此時球閥27靠彈簧30的收縮力使球體轉動90°而使內管總成的下端自動關閉。關閉球閥27后，內管總成上的巖芯容納管25內腔及其上端的各個通孔也都不與外界相通，因此巖芯容納管25內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也上行并帶動內回收管7使下彈卡機構6收縮到可以上行位置，迫使上彈卡機構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等整個內管總成上行并脫離懸掛機構9及連動軸18。鉆頭29、外管22及彈卡擋頭1留在孔底。在整個內管總成上行過程中，如果巖芯容納管25里壓力外泄，高壓腔12里高壓氣體就會通過壓力補償孔14推動活塞15向巖芯容納腔25里施壓，從而保持巖芯容納腔25里的原始壓力。
權利要求1.一種用于地質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)通過內彈卡架(8)上的下彈卡機構(6)與內回收管(7)連接，內回收管(7)通過帶球閥(27)的鎖緊定位桿(26)與巖芯容納管(25)連接組成內管總成，內管總成通過彈卡機構(3)、懸掛機構(9)和扶正環(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)，其特征在于內彈卡架(8)上開有帶單向閥(11)的注壓孔(10)，裝有帶壓力補償孔(14)、活塞(15)和卸壓通孔(17)的連動軸(18)，與其相應位置的缸套(16)上備有高壓腔(12)、安全閥(13)和卸壓通孔(17)，內彈卡架(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，同時還可避免造成嚴重的自然災害。其內管總成通過彈卡機構，懸掛機構和扶正環與外管連接和定位，在矛頭上部裝有帶打撈鉤的打撈器，在內管總成中的內彈卡架上開有帶單向閥的注壓孔和帶壓力補償孔、活塞和卸壓通孔的連動軸，與其相對應位置的缸套上備有高壓腔、安全閥和卸壓通孔，內彈卡架與巖芯容納管之間裝有在散熱層和內襯中由保溫層和電源制冷器組成的電子制冷裝置。本實用新型適用于地質勘探，特別適用于人類新型能源——天然氣水合物的勘探。
文檔編號E21B25/00GK2617915SQ03245568
公開日2004年5月26日 申請日期2003年4月22日 優先權日2003年4月22日
發明者張永勤, 陳修星, 劉輝, 孫建華, 田志坤 申請人:中國地質科學院勘探技術研究所