一种绳索打捞式保压取心钻具制造技术

一种绳索打捞式保压取心钻具，属于钻井设备技术领域，它包括外管总成、中管总成和内管总成；所述外管总成上端设有上接头，下端设有钻头，在外管总成内腔中套装中管总成；所述中管总成通过中管定位弹卡组件实现中管总成的轴向定位，在中管总成上端设有捞矛头，下端设置板阀组件，所述板阀组件由翻板阀和翻板阀座组成，所述翻板阀通过销轴铰接在翻板阀座侧壁上，翻板阀通过圆柱面与翻板阀座内腔配合，并在所述圆柱面上设置密封圈；所述内管总成套装在中管总成空腔中，内管总成通过内管定位机构实现轴向定位，在内管总成下端设有取样管。本发明专利技术不仅增强了岩心取样钻具的保压性能，还可以通过绳索打捞取样工艺有效地提高钻井效率。

Rope fishing type pressure coring drill tool

A rope fishing type pressure coring tool, which belongs to the technical field of drilling equipment, which comprises an outer tube assembly, pipe assembly and inner tube assembly; the outer tube assembly is arranged on the upper end of the upper connector and the lower end is provided with a drill bit, the outer tube assembly tube assembly in the inner cavity of the suit; in the tube assembly axial positioning elastic card assembly implementation tube assembly through the tube in tube assembly is arranged on the upper end of a fishing spearhead, is arranged at the lower end of the valve plate assembly, valve flap valve assembly by turning plate and the valve seat, the valve through the hinge pin in turn plate seat on the side wall of the flap valve through a cylindrical surface and a turning plate with the inner cavity of the valve seat, and a sealing ring is arranged on the cylindrical surface; the inner tube assembly is sheathed on the pipe assembly in the cavity, the inner tube assembly through the inner pipe positioning mechanism to realize axial positioning, the inner tube assembly is arranged on the lower end of the sampling tube. The invention not only enhances the holding performance of the core sampling drilling tool, but also can effectively improve the drilling efficiency by salvaging the sampling process by ropes.

【技术实现步骤摘要】
一种绳索打捞式保压取心钻具
本专利技术涉及一种取心钻具，尤其是一种适用于海洋天然气水合物地层保压原位取心的钻具，属于钻井设备

技术介绍
天然气水合物是20世纪科学考察中发现的一种新的矿产资源，它是水和天然气在高压和低温条件下混合时产生的一种固态物质，外貌极像冰雪或固体酒精，点火即可燃烧，有“可燃冰”、“气冰”、“固体瓦斯”之称，被普遍认为将是21世纪最具潜力的接替煤炭、石油和天然气的新型洁净能源之一，也是目前尚未开发的储量巨大的一种新能源。在我国广阔管辖海域、专属经济区及冻土地区有着巨大的水合物资源开发前景。为了获取有效的天然气水合物岩心，这就要求取样钻具能够保持原位的压力和温度。现有的水合物取样钻具大多以板阀或球阀等机械结构的闭合实现保压性能，但由于在取样过程中经常会受到岩屑等杂物的干扰，造成板阀或球阀关闭不严或无法关闭，难以取得良好的保压效果。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的问题提出了一种新的钻具结构，它可通过绳索打捞方式来获取岩样，旨在增强岩心取样钻具的保压性能，提高钻井工作效率。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种绳索打捞式保压取心钻具，包括外管总成、中管总成和内管总成；所述外管总成上端设有连接钻杆的上接头，下端设有钻头，在外管总成内腔中套装中管总成；所述中管总成设有中管定位弹卡组件，通过中管定位弹卡组件实现中管总成的轴向定位，在中管总成上端设有与绳索打捞器配合的捞矛头，下端设置与内管总成配合的板阀组件，所述板阀组件由翻板阀和翻板阀座组成，所述翻板阀通过销轴铰接在翻板阀座侧壁上，翻板阀通过圆柱面与翻板阀座内腔配合，并在所述圆柱面上设置密封圈；所述内管总成套装在中管总成空腔中，在内管总成中设置内管定位机构，内管总成通过内管定位机构实现轴向定位，在内管总成下端设有用于采集海洋天然气水合物样品的取样管。上述绳索打捞式保压取心钻具，所述外管总成还设有弹卡挡头、第一连接管、座环、上扩孔器、第二连接管、扶正环和下扩孔器；所述上接头、第一连接管、上扩孔器、第二连接管、下扩孔器和钻头从上至下依次通过螺纹连接起来；所述弹卡挡头嵌入上接头内腔，并通过上接头和第一连接管的螺纹连接结构压紧，中管总成的中管定位弹卡组件与弹卡挡头配装；所述座环嵌入上扩孔器内腔，并通过第一连接管和上扩孔器的螺纹连接结构压紧；所述扶正环嵌入下扩孔器内腔，并通过第二连接管和下扩孔器的螺纹连接结构压紧。上述绳索打捞式保压取心钻具，所述中管总成还设有定位块、捞矛座、回收管、中管弹卡架、悬挂环接头、悬挂环、密封接头和保压管；所述定位块布置在捞矛头内腔中，用于定位捞矛头与捞矛座的相对位置；所述捞矛头通过第一弹性销和捞矛座连接；所述捞矛座通过第二弹性销和回收管连接；所述回收管通过第三弹性销、第四弹性销与中管定位弹卡组件连接，在回收管侧壁上设有第三弹性销滑槽和中管定位弹卡滑槽，所述第三弹性销穿入第三弹性销滑槽中，所述中管定位弹卡组件与中管弹卡架配装，中管定位弹卡组件的弹卡穿入回收管的中管定位弹卡滑槽中，所述中管弹卡架、悬挂环接头、密封接头、保压管、翻板阀座从上至下依次螺纹连接；所述悬挂环套装在悬挂环接头外面，并通过悬挂环接头和密封接头的螺纹连接结构压紧，在钻进过程中，通过悬挂环与外管总成中座环的配合实现中管总成辅助轴向定位。上述绳索打捞式保压取心钻具，在所述中管弹卡架上设置第四弹性销滑槽和弹卡室，所述第四弹性销穿入第四弹性销滑槽中，所述内管定位机构配装在弹卡室中。上述绳索打捞式保压取心钻具，在所述中管总成的翻板阀座内腔中设置与内管总成取样管配合的内密封圈。上述绳索打捞式保压取心钻具，所述中管总成的保压管与密封接头、翻板阀座螺纹连接处设置保压密封圈。上述绳索打捞式保压取心钻具，所述内管定位机构由内管弹卡组件和内管弹卡架组成，所述内管弹卡组件与内管弹卡架配装，并通过第四弹性销将内管弹卡组件、内管弹卡架和中管总成的回收管连接起来。上述绳索打捞式保压取心钻具，所述内管总成还设有单动机构；所述单动机构包括推力轴承、心轴和单动管，所述心轴上端与内管弹卡架螺纹连接，在心轴和单动管之间安装推力轴承。上述绳索打捞式保压取心钻具，所述内管总成还设有脱钩机构，所述脱钩机构包括打捞钩座、打捞钩和打捞矛头；所述打捞钩座和单动管螺纹连接，在打捞钩座上设置两道打捞钩座密封圈；所述打捞钩布置在打捞钩座中，通过打捞钩与打捞钩座的配合将打捞矛头夹紧或松开；所述打捞矛头下端为配装在取样管中的活塞结构，打捞矛头可在取样管内腔中上下运动。本专利技术在采用上述技术方案后，具有如下技术进步的效果：本专利技术为一种绳索打捞式保压取心钻具，其工作过程主要包括正常钻进和保压取心两个步骤，由于本专利技术在中管总成下端设置了与内管总成配合的板阀组件，该板阀组件的翻板阀通过销轴铰接在翻板阀座侧壁上，在保压取心步骤中，当上提内管总成的取样管至板阀组件上方后，翻板阀会在自身重力作用下绕销轴转动，翻板阀闭合形成保压腔的下密封端，继续拉动取样管向上运动，使打捞钩座上的两道打捞钩座密封圈运动到密封接头的中心孔内，形成保压腔的上密封端，由此实现了保压腔上下两端的密封，起到对岩心样品的保压作用；本专利技术还将翻板阀与翻板阀座内腔的配合面设计为圆柱面结构，并在该圆柱面上设置密封圈，进一步保证了翻板阀闭合后保压腔内良好的密封效果；本专利技术还在内管总成中设置了脱钩机构，当取样管被上提至一定高度后，通过脱钩机构将打捞矛头松开，取样管作自由落体运动，通过取样管给翻板阀施加一定的冲击力，确保了翻板阀可靠密封。经过试验证明，本专利技术所述的绳索打捞式保压取心钻具最大保压压力可达25Mpa，能够在水深不大于2500m的海域进行天然气水合物原位取样作业，由此可见，本专利技术不仅增强了岩心取样钻具的保压性能，同时还配合绳索打捞方式获取岩样，避免了提钻取样的繁琐操作，有效地提高了钻井效率。附图说明图1是本专利技术所述的绳索打捞式保压取心钻具结构示意图；图2是外管总成结构示意图；图3是中管总成结构示意图；图4是图3的A处结构放大图；图5是回收管结构示意图；图6是中管定位弹卡组件、中管弹卡架结构及装配关系示意图；图7是内管总成结构示意图；图8是绳索打捞式保压取心钻具处于钻进工作状态示意图；图9是图8中B处结构放大图；图10是绳索打捞式保压取心钻具处于保压取心工作状态示意图。图中各标号表示为：1、外管总成，1-1、上接头，1-2、弹卡挡头，1-3、第一连接管，1-4、座环，1-5、上扩孔器，1-6、第二连接管，1-7、扶正环，1-8、下扩孔器，1-9、钻头；2、中管总成，2-1、捞矛头，2-2、定位块，2-3、捞矛座，2-4、回收管，2-4-1、第三弹性销滑槽，2-4-2、中管定位管滑槽，2-5、中管定位弹卡，2-6、中管弹卡架，2-6-1、第四弹性销滑槽，2-6-2、弹卡室，2-7、悬挂环接头，2-8、悬挂环，2-9、密封接头，2-10、保压管，2-11、翻板阀，2-11-1、销轴，2-11-2、密封圈，2-12、翻板阀座，2-13、第一弹性销，2-14、第二弹性销，2-15、第三弹性销，2-16、第四弹性销，2-17、保压密封圈，2-18、内密封圈；3、内管总成，3-1、内管弹卡组件，3-2、内管弹卡架，3-3、推力轴承，3-4、心轴，3-5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绳索打捞式保压取心钻具，其特征在于：所述绳索打捞式保压取心钻具包括外管总成(1)、中管总成(2)和内管总成(3)；所述外管总成(1)上端设有连接钻杆的上接头(1‑1)，下端设有钻头(1‑9)，在外管总成内腔中套装中管总成(2)；所述中管总成(2)设有中管定位弹卡组件(2‑5)，通过中管定位弹卡组件(2‑5)实现中管总成的轴向定位，在中管总成(2)上端设有与绳索打捞器配合的捞矛头(2‑1)，下端设置与内管总成配合的板阀组件，所述板阀组件由翻板阀(2‑11)和翻板阀座(2‑12)组成，所述翻板阀(2‑11)通过销轴(2‑11‑1)铰接在翻板阀座(2‑12)侧壁上，翻板阀(2‑11)通过圆柱面与翻板阀座内腔配合，并在所述圆柱面上设置密封圈(2‑11‑2)；所述内管总成(3)套装在中管总成(2)空腔中，在内管总成(3)中设置内管定位机构，内管总成通过内管定位机构实现轴向定位，在内管总成下端设有用于采集海洋天然气水合物样本的取样管(3‑9)。

【技术特征摘要】
1.一种绳索打捞式保压取心钻具，其特征在于：所述绳索打捞式保压取心钻具包括外管总成(1)、中管总成(2)和内管总成(3)；所述外管总成(1)上端设有连接钻杆的上接头(1-1)，下端设有钻头(1-9)，在外管总成内腔中套装中管总成(2)；所述中管总成(2)设有中管定位弹卡组件(2-5)，通过中管定位弹卡组件(2-5)实现中管总成的轴向定位，在中管总成(2)上端设有与绳索打捞器配合的捞矛头(2-1)，下端设置与内管总成配合的板阀组件，所述板阀组件由翻板阀(2-11)和翻板阀座(2-12)组成，所述翻板阀(2-11)通过销轴(2-11-1)铰接在翻板阀座(2-12)侧壁上，翻板阀(2-11)通过圆柱面与翻板阀座内腔配合，并在所述圆柱面上设置密封圈(2-11-2)；所述内管总成(3)套装在中管总成(2)空腔中，在内管总成(3)中设置内管定位机构，内管总成通过内管定位机构实现轴向定位，在内管总成下端设有用于采集海洋天然气水合物样本的取样管(3-9)。2.根据权利要求1所述的绳索打捞式保压取心钻具，其特征在于：所述外管总成(1)还设有弹卡挡头(1-2)、第一连接管(1-3)、座环(1-4)、上扩孔器(1-5)、第二连接管(1-6)、扶正环(1-7)和下扩孔器(1-8)；所述上接头(1-1)、第一连接管(1-3)、上扩孔器(1-5)、第二连接管(1-6)、下扩孔器(1-8)和钻头(1-9)从上至下依次通过螺纹连接起来；所述弹卡挡头(1-2)嵌入上接头(1-1)内腔，并通过上接头(1-1)和第一连接管(1-3)的螺纹连接结构压紧，中管总成(2)的中管定位弹卡组件(2-5)与弹卡挡头(1-2)配装；所述座环(1-4)嵌入上扩孔器(1-5)内腔，并通过第一连接管(1-3)和上扩孔器(1-5)的螺纹连接结构压紧；所述扶正环(1-7)嵌入下扩孔器(1-8)内腔，并通过第二连接管(1-6)和下扩孔器(1-8)的螺纹连接结构压紧。3.根据权利要求2所述的绳索打捞式保压取心钻具，其特征在于：所述中管总成(2)还设有定位块(2-2)、捞矛座(2-3)、回收管(2-4)、中管弹卡架(2-6)、悬挂环接头(2-7)、悬挂环(2-8)、密封接头(2-9)和保压管(2-10)；所述定位块(2-2)布置在捞矛头(2-1)内腔中，用于定位捞矛头(2-1)与捞矛座(2-3)的相对位置；所述捞矛头(2-1)通过第一弹性销(2-13)和捞矛座(2-3)连接；所述捞矛座(2-3)通过第二弹性销(2-14)和回收管(2-4)连接；所述回收管(2-4)通过第三弹性销(2-15)、第四弹性销(2-16)与中管定位弹卡组件(2-5)连接，在回收管(2-4)侧壁上设有第三弹性销滑槽(2-4-1)和中管定位弹卡滑槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小洋，王汉宝，尹浩，张永勤，孙建华，梁健，李鑫淼，李宽，刘秀美，吴纪修，王志刚，
申请(专利权)人：中国地质科学院勘探技术研究所，地质矿产廊坊聚力岩土工程科技开发公司，
类型：发明
国别省市：河北,13