[发明专利]一种海底天然气水合物岩心保压取心钻具

说明书

一种海底天然气水合物岩心保压取心钻具，属于钻井设备技术领域，它与绳索打捞取心钻进工艺相匹配，包括内管总成和外管总成；所述外管总成为上下贯通的空腔结构，其上端与钻杆连接，下端设置钻头；所述内管总成置于外管总成空腔中，在内管总成的下端设置岩心管，并在岩心管下端设置卡簧和卡簧座；其特别之处在于：它还设有压力补偿系统，所述压力补偿系统设有保压帽组件，所述保压帽组件与内管总成中卡簧座匹配，天然气水合物岩心从孔底转移到海底钻机上时，保压帽组件与卡簧座插接实现岩心管下端的密封。通过本发明取得的岩心样品，能够最大程度还原出海底矿产赋存条件，为改进天然气水合物开采技术提供了依据。

技术领域

本发明涉及一种保压取心钻具，尤其是一种海底天然气水合物岩心保压取心钻具，属于钻井设备技术领域。

背景技术

天然气水合物(也就是可燃冰)被誉为未来的清洁能源、石油的替代者，其有储量大、热值高、排放低、无污染等优点。天然气水合物分为陆域和海域分布两种，海底的分布范围比陆地要大很多。在我国南海及东海海域分布着大量天然气水合物，2002-2015年间，我国相继在南海北部陆坡的西沙、东沙、神狐和琼东南海域开展了天然气水合物资源调查及研究工作，并取得了一系列勘探成果和理论突破，我国在天然气水合物开发上处于国际领先地位。

目前，海底天然气水合物的开发处于勘探和试采的重要技术探索期，在勘探过程中，钻探取心是最重要最直接的手段。现阶段海底天然气水合物取心技术采用的是从钻井平台或者钻探船上提钻取心的方式，所用钻具也是按照普通提钻取心钻具设计。而天然气水合物生成和赋存于海底低温高压环境中，用普通提钻取心方法进行取心时，天然气水合物在从海底取出转移到钻井平台或者钻探船上时，会因为压力降低而发生分解，这样就无法对原状样品进行测试。因此，亟需发明一种可用于天然气水合物的岩心保压取心钻具。

发明内容

本发明提供一种海底天然气水合物岩心保压取心钻具，它可通过绳索打捞方式来获取岩心样品，旨在使取得的岩心样品能够最大程度还原出海底矿产赋存条件，为改进天然气水合物开采技术提供依据。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

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和外管总成；所述外管总成为上下贯通的空腔结构，其上端通过接头与钻杆连接，在外管总成下端设置钻头；所述内管总成置于外管总成空腔中，在内管总成的下端设置岩心管，并在岩心管下端设置卡簧和卡簧座；其特别之处在于：它还设有压力补偿系统，所述压力补偿系统设有保压帽组件，所述保压帽组件与内管总成中卡簧座匹配，天然气水合物岩心从孔底转移到海底钻机上时，保压帽组件与卡簧座插接实现岩心管下端的密封。

上述海底天然气水合物岩心保压取心钻具，所述压力补偿系统还设有传感器、PLC控制器、配电柜、电机、补压泵和补压管路；所述补压管路中介质为海水，在补压管路中设置补压泵，所述补压泵在电机驱动下运转；所述传感器安装在保压帽组件上，用于采集岩心样品的压力信号，传感器连接PLC控制器的输入端，所述PLC控制器的输出端与配电柜连接，由配电柜控制电机动作。

上述海底天然气水合物岩心保压取心钻具，所述内管总成还包括捞矛头、回收管、弹卡、上分水接头、悬挂环、活塞组件、缸套、单动机构和下分水接头；所述捞矛头、回收管、上分水接头、缸套、单动机构和下分水接头由上至下依次装配，在上分水接头、缸套和下分水接头的内腔形成活塞组件上下活动空间；所述悬挂环套装在上分水接头外面，所述弹卡与回收管配装；内管总成通过弹卡、悬挂环与外管总成配合实现钻进过程中的轴向定位。