[发明专利]天然气水合物冷冻保压取样钻具及取样方法

摘要

天然气水合物冷冻保压取样钻具及取样方法，钻具包括钻具外管、钻具内管总成及钻头，钻具内管总成包括控制杆、密封环、排气阀弹簧、排气阀体、排气阀芯、冷源腔体管、冷源腔体保温层、电磁开关、继电器、压力传感器、保压腔体管、保压腔保温层、翻板阀上保温层、翻板阀、扭簧、取心筒、岩心管、活塞、揽簧及切削齿，将天然气水合物保压取样方法和冷冻取样方法通过天然气水合物冷冻保压取样钻具进行结合；采用翻板阀将取心筒密封，保持天然气水合物岩心的原始压力抑制其分解；当取心筒发生泄漏，其内部压力达到一定值时，相变液体作为冷源冷冻天然气水合物岩心至‑40℃；本发明采用冷冻保压双重作用提高天然气水合物岩心的保真程度和取心成功率。

主权项

1.天然气水合物冷冻保压取样钻具，包括钻具外管(2)、钻具内管总成及钻头(23)，所述钻具外管(2)套设在钻具内管总成的外部，钻具外管(2)与钻具内管总成之间具有环状空隙；所述钻头(23)设置在钻具外管(2)底部，其特征在于，所述钻具内管总成包括控制杆(1)、密封环(4)、排气阀弹簧(5)、排气阀体(6)、排气阀芯(7)、冷源腔体管(8)、冷源腔体保温层(9)、电磁开关(10)、继电器(11)、压力传感器(12)、保压腔体管(13)、保压腔保温层(14)、翻板阀上保温层(15)、翻板阀(16)、扭簧(17)、取心筒(18)、岩心管(19)、活塞(20)、揽簧(21)及切削齿(22)，所述控制杆(1)的上部为中空结构，控制杆(1)上设置有与其上部中空结构连通的钻井液进口(3)，控制杆(1)上部设置有凸台，该凸台直径大于钻具外管(2)上部凹台的内径，控制杆(1)悬挂在钻具外管(2)的凹台上；所述密封环(4)设置在冷源腔体管(8)和钻具外管(2)之间，并且密封环(4)与冷源腔体管(8)通过螺纹连接；所述排气阀体(6)安装在冷源腔体管(8)的冷源入口处，并与冷源腔体管(8)螺纹连接；所述排气阀弹簧(5)设置在排气阀体(6)内部，排气阀弹簧(5)的上部与排气阀体(6)内顶部连接，排气阀弹簧(5)的下部与排气阀芯(7)接触，排气阀弹簧(5)提供的预紧力将排气阀芯(7)堵在冷源腔体管(8)的排气口处；所述冷源腔体管(8)、保压腔体管(13)、取心筒(18)及切削齿(22)均套设在控制杆(1)上，且冷源腔体管(8)、保压腔体管(13)、取心筒(18)及切削齿(22)自上而下顺次通过螺纹连接，其中冷源腔体管(8)的内壁设置有冷源腔体保温层(9)，保压腔体管(13)的内壁设置有保压腔保温层(14)；所述岩心管(19)设置在取心筒(18)内部，且岩心管(19)的内径小于切削齿(22)的内径；所述揽簧(21)的上部与岩心管(19)连接，揽簧(21)的下部与切削齿(22)连接；所述活塞(20)设置在岩心管(19)内部，且活塞(20)的上部与控制杆(1)连接；所述电磁开关(10)的上部设在冷源腔体管(8)的冷源出口处，电磁开关(10)的下部与保压腔体管(13)内部相连通；所述压力传感器(12)位于保压腔体管(13)的内部，压力传感器(12)与继电器(11)通信连接；所述继电器(11)与电磁开关(10)通信连接，继电器(11)用于根据压力传感器(12)发送的压力数据确定电磁开关(10)的打开或关闭状态；所述扭簧(17)的下端固定在取心筒(18)上部的凹槽内，扭簧(17)的上端与翻板阀(16)连接；所述翻板阀(16)在扭簧(17)的作用下压在控制杆(1)上，且翻板阀(16)朝向保压腔体管(13)的一侧设置有翻板阀上保温层(15)。