[发明专利]一种海底天然气水合物岩心保压取心钻具

权利要求书

1.一种海底天然气水合物岩心保压取心钻具，它与绳索打捞取心钻进工艺相匹配，其构成中包括内管总成(1)和外管总成(2)；所述外管总成(2)为上下贯通的空腔结构，其上端通过接头与钻杆连接，在外管总成(2)下端设置钻头(2-6)；所述内管总成(1)置于外管总成空腔中，在内管总成(1)的下端设置岩心管(1-14)，并在岩心管(1-14)下端设置卡簧(1-16)和卡簧座(1-15)；其特征在于：所述海底天然气水合物岩心保压取心钻具还设有压力补偿系统(3)，所述压力补偿系统(3)设有保压帽组件(3-1)，所述保压帽组件(3-1)与内管总成(1)中卡簧座(1-15)匹配，天然气水合物岩心从孔底转移到海底钻机上时，保压帽组件(3-1)与卡簧座(1-15)插接实现岩心管(1-14)下端的密封；

所述压力补偿系统(3)还设有传感器(3-2)、PLC控制器(3-5)、配电柜(3-6)、电机(3-4)、补压泵(3-3)和补压管路(3-7)；所述补压管路(3-7)中介质为海水，在补压管路(3-7)中设置补压泵(3-3)，所述补压泵(3-3)在电机(3-4)驱动下运转；所述传感器(3-2)安装在保压帽组件(3-1)上，用于采集岩心样品的压力信号，传感器(3-2)连接PLC控制器(3-5)的输入端，所述PLC控制器(3-5)的输出端与配电柜(3-6)连接，由配电柜(3-6)控制电机(3-4)动作。

2.根据权利要求1所述的海底天然气水合物岩心保压取心钻具，其特征在于：所述内管总成(1)还包括捞矛头(1-1)、回收管(1-2)、弹卡(1-3)、上分水接头(1-4)、悬挂环(1-5)、活塞组件、缸套(1-8)、单动机构(1-9)和下分水接头(1-10)；所述捞矛头(1-1)、回收管(1-2)、上分水接头(1-4)、缸套(1-8)、单动机构(1-9)和下分水接头(1-10)由上至下依次装配，在上分水接头(1-4)、缸套(1-8)和下分水接头(1-10)的内腔形成活塞组件上下活动空间；所述悬挂环(1-5)套装在上分水接头(1-4)外面，所述弹卡(1-3)与回收管(1-2)配装；内管总成(1)通过弹卡(1-3)、悬挂环(1-5)与外管总成(2)配合实现钻进过程中的轴向定位。

3.根据权利要求2所述的海底天然气水合物岩心保压取心钻具，其特征在于：所述活塞组件包括活塞(1-6)、第一弹簧(1-7)、钢球(1-12)、钢球座(1-11)和第二弹簧(1-13)；所述活塞(1-6)套装在缸套(1-8)内，在活塞杆外面套装第一弹簧(1-7)；所述第一弹簧(1-7)和第二弹簧(1-13)均为压缩弹簧，第二弹簧(1-13)置于钢球座(1-11)中，在第二弹簧(1-13)上装配钢球(1-12)；所述钢球座(1-11)置于下分水接头(1-10)内腔中，在钢球座(1-11)上设有与下分水接头内腔贯通的通孔，钻进作业时，在钻井液压力作用下，活塞(1-6)处于下止点位置，钢球(1-12)在活塞杆推动下克服第二弹簧(1-13)弹力向下运动，使钢球座通孔与岩心管(1-14)贯通；取心作业时，活塞(1-6)在第一弹簧(1-7)的作用下处于上止点位置，钢球(1-12)在第二弹簧(1-13)弹力作用下将钢球座通孔封闭，实现岩心管(1-14)的上端密封。

4.根据权利要求3所述的海底天然气水合物岩心保压取心钻具，其特征在于：所述外管总成(2)还设有弹卡挡头(2-1)、弹卡室(2-2)、上扩孔器(2-3)、外管(2-4)和下扩孔器(2-5)；所述弹卡挡头(2-1)上端通过接头与钻杆连接，在弹卡挡头(2-1)下面依次装配弹卡室(2-2)、上扩孔器(2-3)、外管(2-4)和下扩孔器(2-5)，所述下扩孔器(2-5)下端与钻头(2-6)连接；所述弹卡挡头(2-1)、弹卡室(2-2)与内管总成(1)中弹卡(1-3)相匹配。