CN109030076A - 一种天然气水合物取样钻具的脱管装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海底天然气水合物样品保压转移领域，旨在提供一种天然气水合物取样钻具的脱管装置。该脱管装置，包括保压筒与设于保压筒内的取样钻具、夹紧机构与脱管机构。取样钻具包括保压阀段与套管段，夹紧机构包括卡盘基座，卡盘基座上设有卡盘体，卡盘体端面上设有卡爪，侧壁上设有手轮安装孔，用于安装夹紧机构手轮，卡盘体内装配取样钻具的保压阀段。脱管机构包括轴承基座，内部通过轴承装配有蜗轮；钻具套管通过滑键与蜗轮相连；取样钻具的套管段装配于钻具套管内；脱管机构手轮末端为蜗杆，蜗杆穿过保压筒壁与蜗轮啮合。本发明产品可以在转移岩心样品之前快速的将钻具内管与钻具外管脱开，且该装置可以适用于不同种类的钻具。

Description

一种天然气水合物取样钻具的脱管装置

技术领域

本发明涉及海底天然气水合物样品保压转移领域，具体是一种天然气水合物取样钻具的脱管装置。

背景技术

天然气水合物作为一种重要的新能源，因其储量大、分布广而受到全球各国的重点关注。天然气水合物的形成需要合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、PH值等，深海稳定的环境维持着天然气水合物的状态，但在深海保压取样和船上保压转移时，天然气水合物样品所处环境会发生较大变化，为避免天然气水合物的分解，需要在对天然气水合物取样和转移的过程中维持其原位压力和温度。

目前国内外天然气水合物保压取样技术已经比较成熟，它可以保持水合物的原位压力，将其从海底提取至海面，而不会分解，可以提供天然气水合物的最小扰动样品。从海底取得天然气水合物样品后，要对其进行检测分析，那么如何将取样钻具中的水合物样品切割成任意小段，转移到实验室且保证其无扰动或扰动较小，是目前需要解决的重点问题，天然气水合物的保压转移需要一套专门的设备来完成。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种天然气水合物取样钻具的脱管装置。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种天然气水合物取样钻具的脱管装置，包括保压筒与设于保压筒内的取样钻具；还包括夹紧机构、脱管机构、脱管机构手轮与夹紧机构手轮；

取样钻具包括前侧的保压阀段与后侧的套管段；套管段包括钻具内管与设于钻具内管外部的钻具外管；其中钻具内管与保压阀段固连，钻具外管与保压阀段通过螺纹连接；

夹紧机构包括固设于保压筒内底部的卡盘基座，卡盘基座上固设有卡盘体，卡盘体侧壁上设有手轮安装孔；夹紧机构手轮设于保压筒外部，连接传动杆一端，传动杆另一端穿过保压筒壁插入手轮安装孔；卡盘体右侧端面周向均布三个卡爪；卡爪通过卡盘体内的驱动机构进行驱动，从而实现径向运动，取样钻具的保压阀段装配于卡盘体内，并通过卡爪进行夹紧；

脱管机构包括轴承基座，轴承基座固设于保压筒内底部，内部通过轴承装配有蜗轮；钻具套管前侧外壁上沿轴向开有键槽，通过滑键与蜗轮相连；钻具套管后端固连钻具夹头；取样钻具的取样外管装配于钻具套管内；

脱管机构手轮设于保压筒外蜗轮的正上方，末端为蜗杆，蜗杆穿过保压筒壁与蜗轮啮合。

作为一种改进，钻具内管与钻具外管之间存在间隙。

作为一种改进，保压筒内底部还设有钻具支撑架，用于支撑取样钻具。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供的天然气水合物取样钻具脱管装置可以在转移岩心样品之前快速的将钻具内管与钻具外管脱开，且该装置可以适用于不同种类的钻具。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中夹紧机构结构示意图；

图3是本发明中脱管机构结构示意图；

图4是本发明中钻具局部结构示意图。

图中，1-夹紧机构；2-脱管机构；3-取样钻具；4-保压筒；5-钻具支撑架；6-脱管机构手轮；7-夹紧机构手轮；101-卡盘基座；102-卡爪；103-卡盘体；104-手轮安装孔；201-轴承基座；202-蜗轮；203-钻具套管；204-钻具夹头；205-滑键；206-轴承；301-保压阀段；302-钻具外管；303-钻具内管。

具体实施方式

以下的实施例可以使本专业技术领域的技术人员更全面的了解本发明，但不以任何方式限制本发明。

如图1所示，一种天然气水合物取样钻具的脱管装置，包括保压筒4与设于保压筒4内的取样钻具3，保压筒4内底部设有钻具支撑架5，用于支撑取样钻具3。保压筒4内还设有夹紧机构1、脱管机构2、脱管机构手轮6与夹紧机构手轮7。

如图4所示，取样钻具3包括前侧的保压阀段301与后侧的套管段。套管段包括钻具内管303与设于钻具内管外部的钻具外管302。其中钻具内管303与保压阀段301固连，钻具外管302与保压阀段301通过螺纹连接。钻具内管303与钻具外管302之间有一定间隙。

如图2所示，夹紧机构1包括固设于保压筒内底部的卡盘基座101，卡盘基座101上固设有卡盘体103，卡盘体103侧壁上设有手轮安装孔104，夹紧机构手轮7设于保压筒4外部，连接传动杆一端，传动杆另一端穿过保压筒4壁插入手轮安装孔104。卡盘体103右侧端面周向均布三个卡爪102。卡爪102卡盘体103内的驱动机构进行驱动，从而实现径向运动。取样钻具3的保压阀段301装配于卡盘体103内，并通过卡爪102进行夹紧。

如图3所示，脱管机构2固设于保压筒4内底部，包括轴承基座201，轴承基座201内通过轴承206装配有蜗轮202。钻具套管203前侧外壁上沿轴向开有键槽，通过滑键205与蜗轮202相连。钻具套管203后端固连钻具夹头204。取样钻具3的取样外管302装配于钻具套管203内。

脱管机构手轮6设于保压筒4外、蜗轮202的正上方，末端为蜗杆，蜗杆穿过保压筒4壁与蜗轮202啮合。

该装置工作过程如下：

取样钻具3从海底取出经过初步冷却之后，将其放置在保压筒4内的钻具支撑架5上，其中保压阀段301放置于夹紧机构1中，钻具外管302放置于脱管机构2中的钻具套管203中，转动夹紧机构手轮7，带动夹紧机构中的齿轮副运动，从而带动夹紧机构中的螺旋槽转动，驱动卡爪102做径向运动，夹紧取样钻具3的保压阀段301。转动钻具夹头204，直至其夹紧钻具外管302。

取样钻具3安装完成之后，将天然气水合物取样钻具脱管装置与保压转移系统对接，取样钻具3从海底提出，故其内部保持着高压状态，为得到低扰动、高质量的水合物岩心样品，必须保证其在转移过程中所处环境压力和温度接近其原位压力和温度，即高压和低温。故在转移系统工作时，要将其内部充满高压低温海水，当天然气水合物取样钻具脱管装置与转移系统对接安装完成之后，开始向保压筒4内注入高压低温海水，直到保压筒4的内部压力达到取样钻具3的内部压力。此时旋转脱管机构手轮6，其末端的蜗杆带动蜗轮202旋转，钻具套管203通过滑键205与蜗轮202相连，蜗轮202带动钻具套管203转动，钻具夹头204与钻具套管203固连，钻具夹头204随钻具套管203一起转动，钻具夹头204夹紧钻具外管302，故将带动钻具外管302一起转动。钻具保压阀段301被夹紧机构1夹紧，保持不动，钻具外管302被脱管机构2带动着旋转，从而拧松连接取样钻具3保压阀段301和钻具外管302的螺纹。蜗轮202通过轴承206安装在轴承基座201上，轴承基座201固定在保压筒4的内壁上，蜗轮202与轴承基座201之间只能相对转动，不能相对移动。钻具套管203通过滑键205与蜗轮202连接，滑键205能在位于蜗轮轮毂上的键槽中滑动，故钻具套管203与蜗轮202之间有相对移动，无相对转动。当转动脱管机构手轮6时，钻具套管203会带动钻具外管302边旋转边移动，从而将钻具外管302与钻具内管303脱开。待取样钻具3脱管完成之后，反转夹紧机构手轮7，松开夹紧机构，转移系统中的抓手抓住取样钻具3保压阀段301，因钻具内管303与保压阀段301固连，故抓手可将钻具内管303一起拖出进行后期操作。

因此，本发明的实际范围不仅包括所公开的实施例，还包括在权利要求书之下实施或者执行本发明的所有等效方案。

Claims (3)

1.一种天然气水合物取样钻具的脱管装置，包括保压筒与设于保压筒内的取样钻具；其特征在于，还包括夹紧机构、脱管机构、脱管机构手轮与夹紧机构手轮；

所述取样钻具包括前侧的保压阀段与后侧的套管段；套管段包括钻具内管与设于钻具内管外部的钻具外管；其中钻具内管与保压阀段固连，钻具外管与保压阀段通过螺纹连接；

所述夹紧机构包括固设于保压筒内底部的卡盘基座，卡盘基座上固设有卡盘体，所述卡盘体侧壁上设有手轮安装孔；所述夹紧机构手轮设于保压筒外部，连接传动杆一端，传动杆另一端穿过保压筒壁插入手轮安装孔；卡盘体右侧端面周向均布三个卡爪；取样钻具的保压阀段装配于卡盘体内，并通过卡爪进行夹紧；

所述脱管机构固设于保压筒内底部，包括轴承基座，轴承基座内通过轴承装配有蜗轮；钻具套管前侧外壁上沿轴向开有键槽，通过滑键与蜗轮相连；钻具套管后端固连钻具夹头；取样钻具的取样外管装配于钻具套管内；

所述脱管机构手轮设于保压筒外所述蜗轮的正上方，末端为蜗杆，蜗杆穿过保压筒壁与蜗轮啮合。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述钻具内管与钻具外管之间存在间隙。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述保压筒内底部还设有钻具支撑架，用于支撑取样钻具。