CN101706379B - 冰阀式保压保温取样器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冰阀式保压保温取样器。包括钻进或取样切换机构、冷冻液循环系统、岩心管提升和定位机构、上部机械密封机构、冰阀形成机构、岩心管单动机构和通道I-VIII连接构成。保压依靠机械密封和冷冻液循环制冷在岩心管下方形成的冰阀来实现。保温通过在内循环管外壁涂覆多孔泡沫塑料、保温漆和反射膜实现。解决了机械阀门启动困难、容易被孔内杂物卡塞而不易关闭问题，提高了保压可靠性和成功率，且径向尺寸较小，有利于获得较大直径岩心，提高水合物岩心采取率。经试验，冰阀实现25MPa密封，适用于孔内液柱达2500米的水合物钻探，保压取样时，启动潜孔往复泵驱动冷冻液循环，在内循环管下端内腔生成冰塞形成冰阀实现密封保压。

Description

冰阀式保压保温取样器

技术领域：

本发明涉及一种钻探取样机具，尤其是天然气水合物钻探取样用的保压保温取样钻具。

背景技术

天然气水合物具有分布广、储量巨大、能量密度高等特点，是人类未来的潜在洁净新能源，对全球环境和海洋钻井生产安全有重要影响。专家初步估算我国天然气水合物蕴含的总能量约为境内已知石油、天然气和煤炭能量之和的1倍以上，勘探开发天然气水合物意义重大。

天然气水合物的特殊形态决定了其稳定存在需要高压低温条件，要求钻探取样钻具具有保压保温功能。国内外现有保压钻具采用球阀或板阀等机械结构关闭取样钻具下部端口，从而实现保压功能，存在的突出问题是，球阀或板阀常常难以正常关闭，从而不能正常发挥保压功能，发挥保压功能的次数占总取样次数的比例不到60％，可靠性差；而且，球阀或板阀在设计上占用较大的径向尺寸，因而天然气水合物岩心直径较小而容易被破坏，造成岩心采取率较低，往往不到50％，不能很好地满足天然气水合物勘探要求和科学研究需要。

发明内容：

本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种具有良好保压保温功能的冰阀式保压保温取样器。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

保压功能依靠机械密封和冷冻液循环制冷在岩心管下方形成的冰阀来实现。保温则通过在内循环管下51外壁表面涂覆多孔泡沫塑料、保温漆和反射膜实现。

冰阀式保压保温取样器包括：钻进与取样切换机构、冷冻液循环系统、岩心管提升和定位机构、上部机械密封机构、冰阀形成机构、岩心管单动机构和通道I-VIII构成。

本发明的目的还可以通过以下技术方案实现：

钻进与取样切换机构包括：异径接头1通过螺纹与分流阀座2连接，分流阀座2通过螺纹与折返接头8连接，折返接头8通过螺纹与外管17连接，分流阀阀心6插入分流阀座2，分流阀阀心6通过挡圈3和分流阀弹簧7定位，弹子球4置于分流阀阀心6中心通道上部。

冷冻液循环系统包括：外缸14插入折返接头8内并用密封圈密封，外缸14通过螺纹与外泵体20连接，下缸盖16、缸体13、上缸盖12、射流元件11和垫片10自下而上依次插入外缸14中并用密封圈密封，潜孔锤上接头9通过螺纹与外缸14的最上部连接，隔管18插接到折返接头8上并用密封圈密封，潜孔锤活塞15沿缸体13、下缸盖16、外泵体20内壁滑动形成滑动副；由往复泵活塞19插入外泵体20内形成滑动副，往复泵活塞19与外泵体20间用密封圈密封，堵头21通过螺纹与外泵体20连接，排液阀阀心24插入到排液阀阀座25中构成排液阀，进液阀阀心27插入到进液阀阀座28中构成进液阀，内泵体22、排液阀阀座25、进液阀阀座28自上而下依次插入外泵体20中并通过外泵体20的凸台定位，排液阀阀座25插入内泵体22，排液阀阀心24通过排液阀弹簧23压接在内泵体22上，进液阀阀心27通过进液阀弹簧26压接在排液阀阀座25上，进液阀阀座28通过螺纹与内泵体22连接构成潜孔往复泵；吸液管30通过螺纹与进液阀阀座28连接，冷冻液容器32通过螺纹与外泵体20连接，外泵体20通过螺纹与外循环管上29连接，外泵体20通过螺纹与内循环管上31连接构成，内循环管上31插接到循环管上接头33上并用密封圈密封，外循环管上29、隔管18通过螺纹与循环管上接头33连接，循环管上接头33通过螺纹与外循环管中35连接，中间循环管II36插接到循环管上接头33上并用密封圈密封，外循环管中35、中间循环管II36通过螺纹与循环管下接头48连接。

岩心管提升和定位机构包括：内循环管中37插接到循环管上接头33上并用密封圈密封，导液管34插入循环管上接头33中心孔内并用密封圈密封，导液管34由循环管上接头33上部螺钉定位，提升活塞38、解锁活塞39自上而下插入内循环管中37中，提升活塞38、解锁活塞39、内循环管中37和导液管34构成滑动副，提升杆45通过螺纹与提升活塞38连接，锥套40通过螺纹与解锁活塞39连接，定位钢球座43通过螺纹与循环管下接头48连接，锥套40分别通过定位钢球41和钢球复位弹簧42来实现与定位钢球座43连接，定位钢球41位于定位钢球座43径向通孔内，定位钢球座43与提升杆45为滑动副，内循环管中37通过螺纹与循环管下接头48连接，提升杆45与循环管下接头48为滑动副，球阀座55通过螺纹与提升杆45连接，球阀座55通过推力轴承53与岩心管上接头52连接。

冰阀形成机构包括：外循环管下49、中间循环管III50和内循环管下51通过螺纹与循环管下接头48连接，下端盖58通过螺纹与外循环管下49连接，内循环管下51下端与岩心管56之间设有内循环管下端内腔57，位于内循环管下端内腔57之上的内循环管下51部分的外壁涂覆保温漆、多孔泡沫塑料或反射膜，当冷冻液流经内循环管下端内腔57时，内循环管下端内腔57内的低温泥浆或清水从冷冻液中获取能量，使低温泥浆或清水在内循环管下端内腔57内生成冰阀。

岩心管单动机构包括：球阀座55通过推力轴承53与岩心管上接头52连接，推力轴承53通过轴承盖固定。

上部机械密封机构包括：提升杆45与循环管下接头48为滑动副，并通过密封圈在需要位置密封。

通道I-通道VIII的构成包括：

通道I：通道I上部由分流阀座2下端的倾斜状贯通孔道和折返接头8的外侧环状间隙组成，通道I中部由外管17与隔管18构成的环状间隙、外管17与外循环管中35构成的环状间隙组成，通道I下部由外管17与外循环管下49构成的环状间隙组成；

通道II：通道II上部由分流阀座2的除中心轴向孔道之外的轴向孔道组成，通道II中部由潜孔锤上接头9的中心孔道组成，通道II下部由垫片10的中心孔道组成；

通道III：通道III上部由折返接头8的内侧环状间隙、隔管18分别与外缸14、外泵体20、外循环管上29所构成的环状间隙组成，通道III中部由循环管上接头33上部的径向通孔和导液管34中心孔道组成，通道III下部由提升活塞38上部的四个径向均布通孔组成；

通道IV：由循环管上接头33的中部径向孔道和方向向下的轴向孔道组成；

通道V：通道V上部由内泵体22的径向通孔、外泵体20中部的径向孔道和除中心轴向孔道之外的轴向孔道、内循环管上31和冷冻液容器32构成的环状间隙组成，通道V中部由循环管上接头33的内侧方向向上的轴向孔道和下部径向孔道、中间循环管II36和内循环管中37构成的环状间隙组成，通道V下部由循环管下接头48的三个轴向孔道中靠近中心轴向贯通孔道的轴向孔道、中间循环管III50和内循环管下51构成的环状间隙组成；

通道VI：通道VI上部由外泵体20的下部径向孔道、进液阀阀座28的除中心轴向孔道之外的轴向孔道、外循环管上29和内循环管上31构成的环状间隙组成，通道VI中部由循环管上接头33的外侧方向向上的轴向孔道和中下部径向孔道、外循环管中35和中间循环管II36构成的环状间隙组成，通道VI下部由循环管下接头48的最外侧的轴向孔道、外循环管下49和中间循环管III50构成的环状间隙组成；

通道VII：由提升杆45的中心孔道和循环管下接头48的径向通孔构成；

通道VIII：由折返接头8的平行于径向的两个通孔构成。

内循环管下51下端构成内循环管下端内腔57的一段为圆柱形空腔，内壁设计有环槽或螺旋槽。

有益效果：本发明改变现有的保压取样钻具的设计思路，以冻结生成的冰阀代替球阀或板阀等机械阀门关闭取样钻具下部端口，不需要精密的配合表面，关闭过程不受孔内固体杂质的影响，可靠性高，解决了现有机械阀门启动困难、配合表面精密度要求高、容易被孔内杂物卡塞而不易关闭等问题，提高了保压可靠性和成功率，且径向尺寸较小，有利于获得较大直径的岩心，从而有利于提高天然气水合物岩心采取率。实验结果表明，冰阀可以可靠实现25MPa的密封，因此采用冰阀结构适用于孔内液柱达2500米的水合物钻孔，完全可以满足在我国海洋和陆地永冻带水合物钻井取样对密封压力的要求。在地面制作低温冷冻液(如低温酒精)并将其存放于钻具中的冷冻液保温容器中，当需要保压取样时，启动潜孔往复泵驱动冷冻液循环，在内循环管下端内腔57内生成冰塞形成冰阀实现密封保压，免去了干冰在钻具内的存放和与酒精的混合过程，有利于腾出径向尺寸增大岩心直径；冷冻液的存放可以充分利用钻具的轴向尺寸，存放量充足，保证制作长度够长、温度够低的冰塞需要；冷冻液循环时间可控并且可多次启动和中止循环，保证冰阀从孔底到地面始终可靠存在和有效密封，所有这些特点可以有效保证天然气水合物保压取样的成功率和岩心采取率。采用液动潜孔锤驱动往复泵，充分利用了泥浆作为动力介质，避免了采用电气结构带来的复杂性，简单可靠。

附图说明：

附图1为冰阀式保压保温取样器结构图

附图2为附图1A-A剖面射流元件断面图。

1异径接头，2分流阀座，3挡圈，4弹子球，5丝堵，6分流阀阀心，7分流阀弹簧，8折返接头，9潜孔锤上接头，10垫片，11射流元件，12上缸盖，13缸体，14外缸，15潜孔锤活塞，16下缸盖，17外管，18隔管，19往复泵活塞，20外泵体，21堵头，22内泵体，23排液阀弹簧，24排液阀阀心，25排液阀阀座，26进液阀弹簧，27进液阀阀心，28进液阀阀座，29外循环管上，30吸液管，31内循环管上，32冷冻液容器，33循环管上接头，34导液管，35外循环管中，36中间循环管II，37内循环管中，38提升活塞，39解锁活塞，40锥套，41定位钢球，42钢球复位弹簧，43定位钢球座，44密封圈，45提升杆，46密封圈，47刮尘圈，48循环管下接头，49外循环管下，50中间循环管III，51内循环管下，52岩心管上接头，53推力轴承，54球阀，55球阀座，56岩心管，57内循环管下端内腔，58下端盖，59钻头。

I正常钻进时的泥浆通道，II高压泥浆进入潜孔往复泵的通道，III解锁和提升岩心管时高压泥浆进入解锁活塞39和提升活塞38高压腔体的通道，IV提升活塞38的排液通道，V低温冷冻液流向内循环管下51下端的通道，VI冷冻液从内循环管下51下端流回冷冻液保温容器的通道，VII岩心管56回水通道，VIII低压泥浆从射流元件11排空孔流向钻具与井壁环状间隙的通道。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例作进一步的详细说明：

附图1a的下端接附图1b的上端，附图1b的下端接附图1c的上端构成完整的冰阀式保压保温取样器。

保压功能依靠机械密封和冷冻液循环制冷在岩心管下方形成的冰阀来实现。保温则通过在内循环管下51外壁表面涂覆多孔泡沫塑料、保温漆和反射膜实现。

冰阀式保压保温取样器包括：钻进与取样切换机构、冷冻液循环系统、岩心管提升和定位机构、上部机械密封机构、冰阀形成机构、岩心管单动机构和通道I-VIII构成。

异径接头1通过螺纹与分流阀座2连接，分流阀座2通过螺纹与折返接头8连接，折返接头8通过螺纹与外管17连接，分流阀阀心6插入分流阀座2分流阀阀心6通过挡圈3和分流阀弹簧7定位，弹子球4置于分流阀阀心6中心通道上部；外缸14插入折返接头8内并用密封圈密封；外缸14插入折返接头8内并用密封圈密封，外缸14通过螺纹与外泵体20连接，下缸盖16、缸体13、上缸盖12、射流元件11和垫片10自下而上依次插入外缸14中并用密封圈密封，潜孔锤上接头9通过螺纹与外缸14的最上部连接，隔管18插接到折返接头8上并用密封圈密封，潜孔锤活塞15沿缸体13、下缸盖16、外泵体20内壁滑动形成滑动副；往复泵活塞19插入外泵体20内形成滑动副，由往复泵活塞19与外泵体20间用密封圈密封，堵头21通过螺纹与外泵体20连接，排液阀阀心24插入到排液阀阀座25中构成排液阀，进液阀阀心27插入到进液阀阀座28中构成进液阀，内泵体22、排液阀阀座25、进液阀阀座28自上而下依次插入外泵体20中并通过外泵体20的凸台定位，排液阀阀座25插入内泵体22，排液阀阀心24通过排液阀弹簧23压接在内泵体22上，进液阀阀心27通过进液阀弹簧26压接在排液阀阀座25上，进液阀阀座28通过螺纹与内泵体22连接构成潜孔往复泵；吸液管30通过螺纹与进液阀阀座28连接，冷冻液容器32通过螺纹与外泵体20连接，外泵体20通过螺纹与外循环管上29连接，外泵体20通过螺纹与内循环管上31连接构成，内循环管上31插接到循环管上接头33上并用密封圈密封，外循坏管上29、隔管18通过螺纹与循环管上接头33连接，循环管上接头33通过螺纹与外循环管中35连接，中间循环管II36插接到循环管上接头33上并用密封圈密封，外循环管中35、中间循环管II36通过螺纹与循环管下接头48连接。内循环管中37插接到循环管上接头33上并用密封圈密封，导液管34插入循环管上接头33中心孔内并用密封圈密封，导液管34由循环管上接头33上部螺钉定位，提升活塞38、解锁活塞39自上而下插入内循环管中37中，提升活塞38、解锁活塞39、内循环管中37和导液管34构成滑动副，提升杆45通过螺纹与提升活塞38连接，锥套40通过螺纹与解锁活塞39连接，定位钢球座43通过螺纹与循环管下接头48连接，锥套40通过定位钢球41和钢球复位弹簧42与定位钢球座43连接，定位钢球41位于定位钢球座43径向通孔内，定位钢球座43与提升杆45为滑动副，内循环管中37通过螺纹与循环管下接头48连接，提升杆45与循环管下接头48为滑动副，球阀座55通过螺纹与提升杆45连接，球阀座55通过推力轴承53与岩心管上接头52连接；外循环管下49、中间循环管III50和内循环管下51通过螺纹与循环管下接头48连接，下端盖58通过螺纹与外循环管下49连接，内循环管下51下段与岩心管56之间设有内循环管下端内腔57，内循环管下51构成内循环管下端内腔57段以上部分外壁涂覆保温漆、多孔泡沫塑料和反射膜，当冷冻液流经内循环管下端内腔57时，内循环管下端内腔57内的低温泥浆或清水从冷冻液中获取能量，使低温泥浆或清水在内循环管下端内腔57内生成冰阀；球阀座55通过推力轴承53与岩心管上接头52连接，推力轴承53通过轴承盖固定。提升杆45与循环管下接头48为滑动副，通过密封圈密封。

通道I上部由分流阀座2下端的倾斜状贯通孔道和折返接头8的外侧环状间隙组成，通道I中部由外管17与隔管18构成的环状间隙、外管17与外循环管中35构成的环状间隙组成，通道I下部由外管17与外循环管下49构成的环状间隙组成；

通道II上部由分流阀座2的除中心轴向孔道之外的轴向孔道组成，通道II中部由潜孔锤上接头9的中心孔道组成，通道II下部由垫片10的中心孔道组成；

通道III上部由折返接头8的内侧环状间隙、隔管18分别与外缸14、外泵体20、外循环管上29所构成的环状间隙组成，通道III中部由循环管上接头33上部的径向通孔和导液管34中心孔道组成，通道III下部由提升活塞38上部的四个径向均布通孔组成；

通道IV由循环管上接头33的中部径向孔道和方向向下的轴向孔道组成；

通道V上部由内泵体22的径向通孔、外泵体20中部的径向孔道和除中心轴向孔道之外的轴向孔道、内循环管上31和冷冻液容器32构成的环状间隙组成，通道V中部由循环管上接头33的内侧方向向上的轴向孔道和下部径向孔道、中间循环管II36和内循环管中37构成的环状间隙组成，通道V下部由循环管下接头48的三个轴向孔道中靠近中心轴向贯通孔道的轴向孔道、中间循环管III50和内循环管下51构成的环状间隙组成；

通道VI上部由外泵体20的下部径向孔道、进液阀阀座28的除中心轴向孔道之外的轴向孔道、外循环管上29和内循环管上31构成的环状间隙组成，通道VI中部由循环管上接头33的外侧方向向上的轴向孔道和中下部径向孔道、外循环管中35和中间循环管II36构成的环状间隙组成，通道VI下部由循环管下接头48的最外侧的轴向孔道、外循环管下49和中间循环管III50构成的环状间隙组成；

通道VII由提升杆45的中心孔道和循环管下接头48的径向通孔构成；

通道VIII：由折返接头8的平行于径向的两个通孔构成。

钻进与取样切换：钻进时，分流阀阀心6顶部无弹子球4，分流阀阀心6中心孔道贯通，分流阀阀心6在分流阀弹簧7的作用下位于上位，通道I打开而通道II关闭，当需要取样时，投入弹子球4，分流阀阀心6中心孔道关闭，分流阀阀心6在泥浆压力下克服分流阀弹簧7的作用下行，当位于下位时，通道I被关闭而通道II打开。

正常钻进时：分流阀阀心6顶部无弹子球4，分流阀阀心6的中心孔道打开，在分流阀弹簧7作用下分流阀阀心6位于上位，泥浆通过通道I进入孔底，冷却钻头59，携带岩粉上返。岩心管56在单动机构的作用下保持相对不动，保护进入岩心管56的天然气水合物岩样，岩心管56内的泥浆经通道VII和通道I进入孔底。钻进时岩心管56下端坐在钻头59内壁凸台上。因通道II关闭，泥浆不会进入冷冻液循环系统，潜孔往复泵19不工作，冷冻液不循环。因通道II关闭，泥浆不会进入岩心管提升和定位机构，提升活塞38及解锁活塞39无运动，提升杆45上环槽被定位钢球锁卡。

保压取心时：停钻，通过钻杆向孔底注入清水，将孔底和粗径钻具部位的泥浆替换成清水，以有利于以较少的能量消耗生成冰阀；也可以不用清水替浆，直接冷冻孔底低温泥浆形成冰阀，只是由于低温泥浆冷凝点较低，需要消耗更多的能量。卸开钻杆，从孔口向钻具内投入弹子球4，落在分流阀阀心6上，使分流阀阀心6中心孔道关闭。开泵，再通过钻杆向孔内泵送泥浆，泥浆压力作用在弹子球4和分流阀阀心6上，在泥浆压力作用下压缩分流阀弹簧7，使分流阀阀心6下行封闭通道I，同时通道II被打开，此时部分泥浆流入通道III中，流入通道III内的泥浆进入到解锁活塞39顶面腔体，推动解锁活塞39克服钢球复位弹簧42的弹簧力，迫使锥套40解除对定位钢球41的径向约束，使提升杆45得以在提升活塞38的拉动下上行，使岩心管56提离钻头59，为冰阀形成提供空间，提升活塞38上端面腔体内的液体通过通道VII排入通道I，再通过通道I进入孔底。提升活塞38带动提升杆45上行一定距离，提升杆45上的径向孔提升至密封圈44与密封圈46中间位置，在密封圈44和密封圈46的密封作用下使提升杆45上的径向孔与循环管下接头48的径向孔隔断，从而实现岩心管56上部开口的密封保压。此时，提升杆45下环槽达到定位钢球41位置，当冷冻液循环达到生成冰阀时，停止泵送泥浆，解锁活塞39失去泥浆压力作用，由于生成的冰阀对岩心管56有轴向支撑作用，且提升杆45多处受密封圈的摩擦力作用，提升杆45来不及下行，钢球复位弹簧42就已推动锥套40迫使定位钢球41进入提升杆45下环槽，实现对提升杆45进而对岩心管56的锁卡定位。进入通道II的泥浆进入射流元件11，射流式液动潜孔锤工作，潜孔锤活塞15带动往复泵活塞19进行往复运动，潜孔往复泵进液阀和排液阀交替打开和关闭，从冷冻液容器32里抽吸冷冻液，经潜孔往复泵外泵体上的径向孔和轴向孔进入通道V和通道VI进行循环。从潜孔往复泵排出的低温冷冻液，在内循环管下51下端裸露的金属外壁处与内循环管下端内腔57内的清水或泥浆发生热交换，生成冰阀，密封岩心管56下端口实现密封保压。在潜孔往复泵工作过程中，射流元件11排空孔处排出的低压泥浆通过通道VIII进入外管和孔壁之间的环空间隙上返至地表，没有泥浆从孔底流过，避免了对冰阀形成产生不利影响。

Claims (2)

1.一种冰阀式保压保温取样器，其特征在于，包括：钻进与取样切换机构、冷冻液循环系统、岩心管提升和定位机构、上部机械密封机构、冰阀形成机构、岩心管单动机构和通道I-VIII连接构成；

钻进与取样切换机构包括：异径接头(1)通过螺纹与分流阀座(2)连接，分流阀座(2)通过螺纹与折返接头(8)连接，折返接头(8)通过螺纹与外管(17)连接，分流阀阀心(6)插入分流阀座(2)，分流阀阀心(6)通过挡圈(3)和分流阀弹簧(7)定位，弹子球(4)置于分流阀阀心(6)中心通道上部；

冷冻液循环系统包括：外缸(14)插入折返接头(8)内并用密封圈密封，外缸(14)通过螺纹与外泵体(20)连接，下缸盖(16)、缸体(13)、上缸盖(12)、射流元件(11)和垫片(10)自下而上依次插入外缸(14)中并用密封圈密封，潜孔锤上接头(9)通过螺纹与外缸(14)的最上部连接，隔管(18)插接到折返接头(8)上并用密封圈密封，潜孔锤活塞(15)沿缸体(13)、下缸盖(16)、外泵体(20)内壁滑动形成滑动副；由往复泵活塞(19)插入外泵体(20)内形成滑动副，往复泵活塞(19)与外泵体(20)间用密封圈密封，堵头(21)通过螺纹与外泵体(20)连接，排液阀阀心(24)插入到排液阀阀座(25)中构成排液阀，进液阀阀心(27)插入到进液阀阀座(28)中构成进液阀，内泵体(22)、排液阀阀座(25)、进液阀阀座(28)自上而下依次插入外泵体(20)中并通过外泵体(20)的凸台定位，排液阀阀座(25)插入内泵体(22)，排液阀阀心(24)通过排液阀弹簧(23)压接在内泵体(22)上，进液阀阀心(27通过进液阀弹簧(26)压接在排液阀阀座(25)上，进液阀阀座(28)通过螺纹与内泵体(22)连接构成潜孔往复泵；吸液管(30)通过螺纹与进液阀阀座(28)连接，冷冻液容器(32)通过螺纹与外泵体(20)连接，外泵体(20)通过螺纹与外循环管上(29)连接，外泵体(20)通过螺纹与内循环管上(31)连接构成，内循环管上(31)插接到循环管上接头(33)上并用密封圈密封，外循环管上(29)、隔管(18)通过螺纹与循环管上接头(33)连接，循环管上接头(33)通过螺纹与外循环管中(35)连接，中间循环管II(36)插接到循环管上接头(33)上并用密封圈密封，外循环管中(35)、中间循环管II(36)通过螺纹与循环管下接头(48)连接；

岩心管提升和定位机构包括：内循环管中(37)插接到循环管上接头(33)上并用密封圈密封，导液管(34)插入循环管上接头(33)中心孔内并用密封圈密封，导液管(34)由循环管上接头(33)上部螺钉定位，提升活塞(38)、解锁活塞(39)自上而下插入内循环管中(37)中，提升活塞(38)、解锁活塞(39)、内循环管中(37)和导液管(34)构成滑动副，提升杆(45)通过螺纹与提升活塞(38)连接，锥套(40)通过螺纹与解锁活塞(39)连接，定位钢球座(43)通过螺纹与循环管下接头(48)连接，锥套(40)分别通过定位钢球(41)和钢球复位弹簧(42)来实现与定位钢球座(43)连接，定位钢球(41)位于定位钢球座(43)径向通孔内，定位钢球座(43)与提升杆(45)为滑动副，内循环管中(37)通过螺纹与循环管下接头(48)连接，提升杆(45)与循环管下接头(48)为滑动副，球阀座(55)通过螺纹与提升杆(45)连接，球阀座(55)通过推力轴承(53)与岩心管上接头(52)连接；

冰阀形成机构包括：外循环管下(49)、中间循环管III(50)和内循环管下(51)通过螺纹与循环管下接头(48)连接，下端盖(58)通过螺纹与外循环管下(49)连接，内循环管下(51)下端与岩心管(56)之间设有内循环管下端内腔(57)，位于内循环管下端内腔(57)之上的内循环管下(51)部分的外壁涂覆保温漆、多孔泡沫塑料或反射膜，当冷冻液流经内循环管下端内腔(57)时，内循环管下端内腔(57)内的低温泥浆或清水从冷冻液中获取能量，使低温泥浆或清水在内循环管下端内腔(51)内生成冰阀；

岩心管单动机构包括：球阀座(55)通过推力轴承(53)与岩心管上接头(52)连接，推力轴承(53)通过轴承盖固定；

上部机械密封机构包括：提升杆(45)与循环管下接头(48)为滑动副，并通过密封圈在需要位置密封；

通道I-通道VIII的构成包括：

通道I：通道I上部由分流阀座(2)下端的倾斜状贯通孔道和折返接头(8)的外侧环状间隙组成，通道I中部由外管(17)与隔管(18)构成的环状间隙、外管(17)与外循环管中(35)构成的环状间隙组成，通道I下部由外管(17)与外循环管下(49)构成的环状间隙组成；

通道II：通道II上部由分流阀座(2)的除中心轴向孔道之外的轴向孔道组成，通道II中部由潜孔锤上接头(9)的中心孔道组成，通道II下部由垫片(10)的中心孔道组成；

通道III：通道III上部由折返接头(8)的内侧环状间隙、隔管(18)分别与外缸(14)、外泵体(20)和外循环管上(29)所构成的环状间隙组成，通道III中部由循环管上接头(33)上部的径向通孔和导液管(34)中心孔道组成，通道III下部由提升活塞(38)上部的四个径向均布通孔组成；

通道IV：由循环管上接头(33)的中部径向孔道和方向向下的轴向孔道组成；

通道V：通道V上部由内泵体(22)的径向通孔、外泵体(20)中部的径向孔道和除中心轴向孔道之外的轴向孔道、内循环管上(31)和冷冻液容器(32)构成的环状间隙组成，通道V中部由循环管上接头(33)的内侧方向向上的轴向孔道和下部径向孔道、中间循环管II(36)和内循环管中(37)构成的环状间隙组成，通道V下部由循环管下接头(48)的三个轴向孔道中靠近中心轴向贯通孔道的轴向孔道、中间循环管III(50)和内循环管下(51)构成的环状间隙组成；

通道VI：通道VI上部由外泵体(20)的下部径向孔道、进液阀阀座(28)的除中心轴向孔道之外的轴向孔道、外循环管上(29)和内循环管上(31)构成的环状间隙组成，通道VI中部由循环管上接头(33)的外侧方向向上的轴向孔道和中下部径向孔道、外循环管中(35)和中间循环管II(36)构成的环状间隙组成，通道VI下部由循环管下接头(48)的最外侧的轴向孔道、外循环管下(49)和中间循环管III(50)构成的环状间隙组成；

通道VII：由提升杆(45)的中心孔道和循环管下接头(48)的径向通孔构成；

通道VIII：由折返接头(8)的平行于径向的两个通孔构成。

2.按照权利要求1所述的所述的冰阀式保压保温取样器，其特征在于，内循环管下(51)下端构成内循环管下端内腔(57)的一段为圆柱形空腔，该空腔内壁设计有环槽或螺旋槽。

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