CN216406752U - 一种保压筒和海底保压取芯钻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种保压筒和海底保压取芯钻机，该保压筒包括外筒，以及分别与外筒上下两端螺纹连接的顶盖和底座，底座的侧壁安装有单向阀和溢流阀，且单向阀的出口端位于底座的内部，溢流阀的出口端位于底座的外部。本实用新型的有益效果是：通过在保压筒的底座上安装单向阀，保证海底钻机从海面下放到海底过程中保压筒内部的压强持续增加，具体表现为下放过程海水受压强影响，被动地从单向阀流入保压筒，最终保压筒内部的压强和海底压强相等。在海底钻机从海底回收至母船甲板面过程中，溢流阀和单向阀共同限制了保压筒内的压强损失，达到保压取样的目的。

Description

一种保压筒和海底保压取芯钻机

技术领域

本实用新型涉及海底钻探采样技术领域，尤其涉及一种保压筒和海底保压取芯钻机。

背景技术

海底沉积物取芯对于认识地球环境变迁、预测未来气候长期变化、寻找海底新能源(如天然气水合物)、研究海洋极端微生物的多样性以及开发应用生物基因资源等方面有着重要意义。

在采集天然气水合物及其上覆沉积物时，由于传统取芯工具不能保压取芯，造成样品中天然气水合物以及其他气相组份散失，沉积物的原始成分与状态难以得到准确反映，这对于分析天然气水合物成矿条件，寻找水合物矿藏特征标志，圈定水合物分布范围，并进行资源远景评价都将造成不利的影响；而在采集包含有嗜压微生物的海底沉积物样品时，传统取芯工具则不能保压取芯将导致嗜压细菌的代谢活动降低，代时长，生长不旺盛，生长周期长。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出一种保压筒和海底保压取芯钻机，主要解决传统取芯工具不能保压取芯的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型第一方面提出了一种保压筒，包括外筒，以及分别与所述外筒上下两端螺纹连接的顶盖和底座，所述底座的侧壁安装有单向阀和溢流阀，且所述单向阀的出口端位于所述底座的内部，所述溢流阀的出口端位于所述底座的外部。

在一些实施方式中，所述单向阀和所述溢流阀的上端设有限位环。

在一些实施方式中，所述单向阀的入口端安装有测压快接头。

本实用新型第二方面提出了一种海底保压取芯钻机，包括钻架，还包括上述的保压筒，所述钻架的顶部中心设有可升降的动力头，所述动力头的下端设有顶钳，所述钻架的底部安装有上底钳和下底钳，所述上底钳和所述下底钳与所述动力头同轴设置，所述上底钳和所述下底钳的左右两侧分别设有储管架和移管机械手，所述储管架和所述移管机械手均固定在所述钻架上，所述储管架用于置放所述保压筒、取芯工具上部、取芯工具下部和BHA工具。

在一些实施方式中，所述储管架为旋转圆盘式钻管储管架。

在一些实施方式中，所述顶钳的上端通过行程液压缸与所述动力头的固定端连接。

在一些实施方式中，所述取芯工具上部和所述取芯工具下部通过分体接头组合为取芯工具。

本实用新型第三方面提出了一种海底保压取芯钻机使用方法，用于上述的海底保压取芯钻机，包括以下步骤：

步骤一，将由所述取芯工具安装到所述BHA工具中，将所述BHA工具下放至预定的取样深度，并将所述动力头与所述BHA工具进行刚性连接；

步骤二，对于软地层，所述动力头下压取芯，对于硬地层，所述动力头旋转下压加泥浆循环，所述取芯工具取满样品后进行回收；

步骤三，所述上底钳和所述下底钳夹持所述取芯工具，所述动力头将所述取芯工具从所述分体接头处卸开，然后所述移管机械手将所述取芯工具上部和所述取芯工具下部暂存到所述旋转圆盘式钻管储管架中；

步骤四，所述移管机械手将所述保压筒放至所述动力头下方，所述上底钳和所述下底钳夹持所述保压筒，所述动力头将所述顶盖从所述外筒的上端旋开后上升；

步骤五，所述移管机械手从所述旋转圆盘式钻管储管架中将装满样品的所述取芯工具下部放入所述外筒内，然后所述动力头下降并将所述顶盖旋紧在所述外筒的上端；

步骤六，所述移管机械手将所述保压筒移至所述旋转圆盘式钻管储管架上；

步骤七，所述取芯工具上部通过所述分体接头和新的取芯工具下部进行连接，重复步骤一至步骤六，进行新一次的取样，直至完成预期目标。

本实用新型的有益效果为：通过在保压筒的底座上安装单向阀，保证海底钻机从海面下放到海底过程中保压筒内部的压强持续增加，具体表现为下放过程海水受压强影响，被动地从单向阀流入保压筒，最终保压筒内部的压强和海底压强相等。在海底钻机从海底回收至母船甲板面过程中，溢流阀和单向阀共同限制了保压筒内的压强损失，达到保压取样的目的。通过保压筒对取芯样品进行保压，能够大大提高保压成功率，避免了样品从海底到母船甲板面过程中的压强损失。

附图说明

图1为本实用新型实施例一公开的保压筒的结构示意图；

图2为图1沿A线范围内的局部放大图；

图3为本实用新型实施例二公开的海底保压取芯钻机的结构示意图；

图4为本实用新型实施例二公开的取芯工具的结构示意图；

其中：1-保压筒，2-钻架，3-动力头，4-顶钳，5-上底钳，6-下底钳，7-储管架，8-移管机械手，9-取芯工具，101-外筒，102-顶盖，103-底座，104-单向阀，105-溢流阀，106-限位环，107-测压快接头，401-行程液压缸，901-取芯工具上部，902-取芯工具下部，903-分体接头。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。

实施例一

本实施例提出了一种保压筒1，如图1、2所示,包括外筒101，以及分别与外筒101上下两端螺纹连接的顶盖102和底座103，底座103的侧壁安装有单向阀104和溢流阀105，且单向阀104的出口端位于底座103的内部，溢流阀105 的出口端位于底座103的外部。

在本实施例中，通过在保压筒1的底座103上安装单向阀104，保证海底钻机从海面下放到海底过程中保压筒1内部的压强持续增加，具体表现为下放过程海水受压强影响，被动地从单向阀104流入保压筒1，最终保压筒1内部的压强和海底压强相等。在海底钻机从海底回收至母船甲板面过程中，溢流阀105和单向阀104共同限制了保压筒1内的压强损失，达到保压取样的目的。通过保压筒 1对取芯样品进行保压，能够大大提高保压成功率，避免了样品从海底到母船甲板面过程中的压强损失。

考虑到装载有样品的取芯工具9在放入保压筒1的过程中，取芯工具9最终会在重力作用在沉到底座103的底部，为避免取芯工具9机械性地损坏单向阀104 和溢流阀105，在单向阀104和溢流阀105的上端设有限位环106，通过该限位环106的设置，取芯工具9在下落过程中受到限位环106的限制不会触碰、损坏单向阀104和溢流阀105，有效避免了单向阀104和溢流阀105损坏导致保压筒 1气密性失效。

更进一步的，上述的单向阀104的入口端安装有测压快接头107。当保压筒 1被回收到船上后，工程师可以通过将测压仪器直接插入测压快接头107，快速测试保压筒1里面的压强，借此判断保压筒1内的样品是否达标。

实施例二

本实施例提出了一种海底保压取芯钻机，如图1-4所示，包括钻架2，还包括实施例一所述的保压筒1，钻架2的顶部中心设有可升降的动力头3，动力头3 的下端设有顶钳4，钻架1的底部安装有上底钳5和下底钳6，上底钳5和下底钳6与动力头3同轴设置，上底钳5和下底钳6的左右两侧分别设有储管架7和移管机械手8，储管架7和移管机械手8均固定在钻架上，储管架7用于置放保压筒1、取芯工具上部901、取芯工具下部902和BHA工具。通过设置双底钳(上底钳5和下底钳6)，显著提高了钻杆和钻具的垂直度，避免了单个夹钳在使用中钻杆、钻具和动力头不对中的问题，使加接钻杆的操作成功率大大提高。

储管架7为旋转圆盘式钻管储管架，该旋转圆盘式钻管储管架是旋转式的装置，能够挂载多根管状物。

顶钳4的上端通过行程液压缸401与动力头3的固定端连接。顶钳4的安装能够在动力头3接卸钻杆时起到扶正对中的作用，降低了海底钻机接卸钻杆的难度，行程液压缸401能够控制顶钳4的上下位置，能够避免钻杆与顶钳的碰撞，也可以自由选择顶钳4夹持钻杆的位置。

取芯工具上部901和取芯工具下部902通过分体接头903组合为取芯工具9。将取芯工具9从分体接头903处分为上下两个部分，这样保压筒1只需要对取芯工具下部902进行保压，节省了海底钻机的空间，增加了储管量，有效提高海底钻机的钻深。

实施例三

本实施例提出了一种海底保压取芯钻机使用方法，用于实施例二所述的海底保压取芯钻机，包括以下步骤：

步骤一，将由取芯工具9安装到BHA工具中，将BHA工具下放至预定的取样深度，并将动力头3与BHA工具进行刚性连接；

步骤二，对于软地层，动力头3下压取芯，对于硬地层，动力头3旋转下压加泥浆循环，取芯工具9取满样品后进行回收；

步骤三，上底钳5和下底钳6夹持取芯工具9，动力头3将取芯工具9从分体接头903处卸开，然后移管机械手8将取芯工具上部901和取芯工具下部902 暂存到旋转圆盘式钻管储管架中；

步骤四，移管机械手8将保压筒1放至动力头3下方，上底钳5和下底钳6 夹持保压筒1，动力头3将顶盖102从外筒101的上端旋开后上升；

步骤五，移管机械手8从旋转圆盘式钻管储管架中将装满样品的取芯工具下部902放入外筒101内，然后动力头3下降并将顶盖102旋紧在外筒101的上端；

步骤六，移管机械手5将保压筒1移至旋转圆盘式钻管储管架上；

步骤七，取芯工具上部901通过分体接头903和新的取芯工具下部902进行连接，重复步骤一至步骤六，进行新一次的取样，直至完成预期目标。

上述实施例只是为了说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡是根据本实用新型内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种保压筒，其特征在于，包括外筒，以及分别与所述外筒上下两端螺纹连接的顶盖和底座，所述底座的侧壁安装有单向阀和溢流阀，且所述单向阀的出口端位于所述底座的内部，所述溢流阀的出口端位于所述底座的外部。

2.如权利要求1所述的保压筒，其特征在于，所述单向阀和所述溢流阀的上端设有限位环。

3.如权利要求1所述的保压筒，其特征在于，所述单向阀的入口端安装有测压快接头。

4.一种海底保压取芯钻机，包括钻架，其特征在于，还包括如权利要求1-3任一项所述的保压筒，所述钻架的顶部中心设有可升降的动力头，所述动力头的下端设有顶钳，所述钻架的底部安装有上底钳和下底钳，所述上底钳和所述下底钳与所述动力头同轴设置，所述上底钳和所述下底钳的左右两侧分别设有储管架和移管机械手，所述储管架和所述移管机械手均固定在所述钻架上，所述储管架用于置放所述保压筒、取芯工具上部、取芯工具下部和BHA工具。

5.如权利要求4所述的海底保压取芯钻机，其特征在于，所述储管架为旋转圆盘式钻管储管架。

6.如权利要求5所述的海底保压取芯钻机，其特征在于，所述顶钳的上端通过行程液压缸与所述动力头的固定端连接。

7.如权利要求6所述的海底保压取芯钻机，其特征在于，所述取芯工具上部和所述取芯工具下部通过分体接头组合为取芯工具。

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