一种分体式泥浆静压取芯工具的制作方法

1.本实用新型涉及海洋取样装置技术领域，具体是一种分体式泥浆静压取芯工具。


背景技术：

2.随着对海洋资源勘探需求，通过钻探船等科考船进行取芯(即取样)工作量也日益增加，取芯质量的好坏直接关系到对样品成分分析研究的准确性和科学性。现有的取芯装置中，通常采用整根钻柱转动方式来进行取芯，取芯装置的能量(动力)来源与井口动力装置，井口动力装置提供的能量在钻柱上进行传递。在能量传递过程中，能量沿行程损失大，当地层位置较深时，钻柱深入至地层的能量利用率较低，造成额外能量消耗或者无法进行更深层的地层勘探。同时，回转式钻探取芯方式容易对地层造成扰动，进而对样品造成扰动，影响取芯质量，也即现有的取芯装置中，对样品造成扰动的现象普遍存在，亟需改善。目前在海洋取芯领域中，通常是通过钻探船搭载取芯装置完成，受到井架高度和顶驱上下行程限位的限制，现有的取芯工具所能取芯长度受到限制，也即伸入至取芯地层的深度有限，从而影响了作业效率。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种分体式泥浆静压取芯工具，其能够解决避免对样品造成扰动且能够提高取芯长度的问题。
4.实现本实用新型的目的的技术方案为：一种分体式泥浆静压取芯工具，包括外管和安装在外管内的内管总成，
5.外管从上至下依次安装有座环、水眼和钻头，座环固定安装在外管上端的内壁上，水眼位于外管下端且将外管的内腔与外部连通，钻头位于外管最下端且固定安装在外管的外壁上，
6.内管总成包括打捞矛头、剪切销、剪切销内套、长袖密封套、外管密封座、第一长袖、固定销、锁紧套、第二长袖、岩心管、内管、活塞头、卡簧和压入管鞋，
7.打捞矛头的两侧各设置有一个泥浆通道，泥浆通道用于将打捞矛头上端的外管内腔与打捞矛头下端的外管内腔连通，打捞矛头的下端分别与第一长袖、剪切销内套固定连接，打捞矛头悬挂在所述座环上，从而使得整个内管总成悬挂安装在外管的内腔内，第一长袖穿过剪切销内套，第一长袖沿外管轴向方向延伸，第一长袖的下端与第二长袖的上端固定连接，
8.所述剪切销内套通过剪切销与第一长袖连接，剪切销内套的下端与长袖密封套的上端固定连接，长袖密封套的下端与外管密封座的上端固定连接，外管密封座的下端分别与岩心管和内管固定连接，岩心管位于内管内，第二长袖的下端与活塞头固定连接，第一长袖和第二长袖均穿过岩心管，活塞头位于岩心管和内管内，活塞头紧贴于岩心管的内壁，岩心管的下端和内管的下端均与卡簧固定连接，卡簧位于活塞头下方且位于外管下端，卡簧的下端固定安装在压入管鞋内。
9.进一步地，所述外管的外壁上还固定安装有扶正器，扶正器位于座环和水眼之间。
10.进一步地，所述剪切销沿剪切销内套的径向方向设置并穿过长袖，剪切销的两端与剪切销内套固定连接。
11.进一步地，在所述长袖密封套与长袖接触之间设置有第一密封圈。
12.进一步地，在所述长袖密封套与外管密封座之间设置有第二密封圈。
13.进一步地，在所述活塞头与岩心管接触处设置有第三密封圈。
14.进一步地，所述卡簧与压入管鞋通过螺纹连接。
15.进一步地，第一长袖的下端通过固定销、锁紧套与第二长袖的上端固定连接，第二长袖的上端伸入至锁紧套内，固定销贯穿锁紧套、第一长袖和第二长袖，从而使得第一长袖和第二长袖固定连接。
16.本实用新型的有益效果为：本实用新型既能够大大提高每回次取芯长度，从而提高取芯效率，节省作业时间，还能保证岩心的原状性，避免了取芯工具对岩心的扰动。采用分体式泥浆静压取芯方式能大幅度减少能量的消耗，提高能量的利用率。
附图说明
17.图1为本实用新型的结构示意图；
18.图2为本实用新型完成取芯后的的结构示意图；
19.图3为第一长袖和第二长袖拆卸分离后的示意图。
20.图中，1
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打捞矛头、2
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泥浆通道、3
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座环、4
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剪切销、5
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剪切销内套、 6
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挡板槽、7
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长袖密封套、8
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第一密封圈、9
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第二密封圈、10
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外管密封座、11
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第一长袖、12
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岩心管、13
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内管、14
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外管、15
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固定销、 16
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锁紧套、17
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扶正器、18
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活塞头、19
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第三密封圈、20
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水眼、21
‑ꢀ
卡簧、22
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压入管鞋、23
‑
钻头、24
‑
第二长袖。
具体实施方式
21.下面结合附图及具体实施方案，对本实用新型做进一步描述：
22.如图1
‑
图3所示，一种分体式泥浆静压取芯工具，包括外管14 和安装在外管14内的内管13总成。
23.外管14从上至下依次安装有座环3、扶正器17、水眼20和钻头 23，座环3固定安装在外管14上端的内壁上，扶正器17安装在外管 14下端的外壁上，水眼20位于外管14下端且将外管14的内腔与外部连通，钻头23位于外管14最下端且固定安装在外管14的外壁上。
24.内管13总成包括打捞矛头1、剪切销4、剪切销内套5、长袖密封套7、外管密封座10、第一长袖11、固定销15、锁紧套16、第二长袖24、岩心管12、内管13、活塞头18、卡簧21和压入管鞋22。打捞矛头1的两侧各设置有一个泥浆通道2，泥浆通道2沿打捞矛头 1轴向方向贯穿设置，以将打捞矛头1上端的外管14内腔与打捞矛头1下端的外管14内腔连通。打捞矛头1的下端分别与第一长袖11、剪切销内套5固定连接，打捞矛头1悬挂在所述座环3上，从而使得整个内管13总成悬挂安装在外管14的内腔内，第一长袖11穿过剪切销内套5。第一长袖11为管状，第一长袖11沿外管14轴向方向延伸，第一长袖11的下端通过固定销15、锁紧套16与第二长袖24 的上端固定连接，第二长袖24的上端伸入至锁紧套16内，固定销15贯穿锁紧套16、第一长袖11和第二长袖24，从而使得第一长袖 11和第二长袖24固定连接。
25.所述剪切销内套5通过剪切销4与第一长袖11连接，第一长袖 11穿过剪切销内套5，从而使得剪切销内套5能够固定安装在第一长袖11上，剪切销4沿剪切销内套5的径向方向设置并穿过第一长袖 11，剪切销4的两端与剪切销内套5固定连接。剪切销内套5的下端与长袖密封套7的上端固定连接，长袖密封套7的下端与外管密封座 10的上端固定连接。长袖密封套7与第一长袖11接触之间设置有第一密封圈8，长袖密封套7与外管密封座10之间设置有第二密封圈9，第一密封圈8和第二密封圈9均起到密封作用。外管密封座10的下端分别与岩心管12和内管13固定连接，岩心管12位于内管13内，第一长袖11穿过岩心管12。也即固定销15、锁紧套16均位于外管密封座10的下方，也即是第一长袖11与第二长袖24的连接处位于外管密封座10的下方。同样的，第二长袖24也穿过岩心管12。第二长袖24的下端与活塞头18固定连接，活塞头18位于岩心管12和内管13内，活塞头18紧贴于岩心管12的内壁，在活塞头18与岩心管12接触处设置有第三密封圈19，起到密封作用。岩心管12的下端和内管13的下端均与卡簧21固定连接，卡簧21位于活塞头18下方且位于外管14下端处，并与水眼20齐平，卡簧21的下端固定安装有压入管鞋22，且卡簧21安装在压入管鞋22内，卡簧21与压入管鞋22通过螺纹连接。
26.其中，以上连接可以采用螺纹连接或其他连接方式。
27.在开始钻进前，将以上部件连接安装完成，并通过钻孔设备清孔至取芯地层，也即钻出与取芯地层连通的孔通道出来。然后，通过安装在钻探船上的取芯绞车与打捞矛头1连接，将整个分体式泥浆静压取芯工具送到孔底，送至孔底后保持取芯绞车的钢丝绳松弛，以使得分体式泥浆静压取芯工具不再受到取芯绞车束缚。通过阀门将外管 14上端进行密封，也即将打捞矛头1的上端进行密封，从而使得外管14内部形成密封空间，从而完成取芯工作之前的准备工作。
28.当开始取芯工作之前，启动泥浆泵并控制泥浆泵的排量，泥浆泵可以采用大排量泥浆泵。当排出的泥浆产生的压力升至预设阈值(例如5
‑
8mpa)时，泥浆压力将所述剪切销4剪断，继续保持当前泥浆排量和泥浆压力。由于剪切销4被剪断后，剪切销内套5与打捞矛头 1断开连接，从而使得剪切销内套5以及与剪切销内套5连接且位于剪切销内套5下方的各个部件沿着第一长袖11及第二长袖24向下滑落，直至剪切销内套5滑落至第二长袖24的最下方，此时的剪切销内套5位于第一长袖11与第二长袖24之间的连接处的下方。在滑落过程中，带有岩心管12的内管13高速地从外管14的内腔内射出，也即带有岩心管12的内管13的下端从外管14的内腔伸出，从而使得岩心管12进入地层，完成取芯。当内管13走完整个向下行程后，泥浆压力上升，超过原先的泥浆压力，关闭泥浆泵并打开阀门，从而解除密封空间。通过取芯绞车提取打捞矛头1，打捞矛头1通过第一长袖11及第二长袖24将整个内管13总成从外管14内提取出来，然后从岩心管12中将取芯样品取出，完成取芯所有工作。
29.其中，通过打捞矛头1将第一长袖11从外管14的内腔提取出后，通过挡板卡在挡板槽内，从而将第二长袖24以及与第二长袖24连接的各个部分悬挂在外管14内。然后，将锁紧套16和固定销15从第一长袖11和第二长袖24上拆卸下，从而将第一长袖11完成取出并放置在钻探船的甲板上。然后将打捞矛头1与第二长袖24连接，从而通过打捞矛头1将第二长袖24同样地取出并放置在钻探船的甲板上。进而将岩心管12从第二长袖24上取出，并取出取芯样品，从而可以为下一回取芯做准备。
30.图3即是将第一长袖11和第二长袖24拆卸分离后的示意图，从图中可以看出，通过
锁紧套16和固定销15可以快速地将第一长袖 11和第二长袖24拆卸分离，也即实现分体式取芯。
31.本实用新型由于通过第一长袖11和第二长袖24而实现分体式结构，进而使得与第二长袖24连接的岩心管12能够从外管14内弹射出，进而既能够大大提高每回次取芯长度，从而提高取芯效率，节省作业时间，还能保证岩心的原状性，避免了取芯工具对岩心的扰动。采用分体式泥浆静压取芯方式能大幅度减少能量的消耗，提高能量的利用率。
32.本说明书所公开的实施例只是对本实用新型单方面特征的一个例证，本实用新型的保护范围不限于此实施例，其他任何功能等效的实施例均落入本实用新型的保护范围内。对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。