一种适用于海底钻机的海底沉积物取芯装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种适用于海底钻机的海底沉积物取芯装置，其特征在于：它在现有海底钻机基础上增设一个抽吸活塞缸，所述抽吸活塞缸固定安装于现有海底钻机内部，包括抽吸缸筒、套装在抽吸缸筒内的抽吸活塞及活塞杆组件、活塞端盖，抽吸活塞与抽吸缸筒内壁之间通过密封圈密封，抽吸活塞杆一端与抽吸活塞固定连接，另一端与现有海底钻机钻进动力头或其推进机构连接，由现有海底钻机钻进动力头推进机构联动驱动，通过合理选取抽吸活塞缸内径就可使得抽吸活塞缸经钻进动力头供水管从钻杆内腔抽取的水量与因沉积物进入取芯钻具而向钻杆内腔的排水量基本相等，形成活塞式负压抽吸取芯，从而大幅度提高海底钻机的沉积物取芯率、且减少对沉积物样品的扰动。
【专利说明】
一种适用于海底钻机的海底沉积物取芯装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种沉积物取芯装置，尤其是涉及一种适用于海底钻机的海底沉积物取芯装置。
【背景技术】
[0002]随着深海海底资源的开发利用已经成为世界各国未来资源战略的一个新开拓的技术领域。在海底资源大规模开发/开采之前，有必要也必须对该海底待开发/开采区域进行勘探取样，以获取该区域海底资源的分布情况、品质、埋藏深度等等信息。当海底资源主要为松软的沉积物底质时，直接使用现有海底钻机的取芯方法/技术对海底沉积物进行取芯操作，由于取芯钻具内封闭腔体的海水无法及时排出，使得沉积物进入取芯钻具内变得非常困难，导致取芯率非常低，同时受取芯钻具内封闭腔体水压的影响，所取到的沉积物样品往往受到较大的扰动甚至破坏，这样将严重影响沉积物样品对海底资源在不同地层记录的完整性。
【实用新型内容】
[0003]为了克服上述现有海底钻机在海底沉积物取芯过程中取芯率偏低及沉积物受到较大扰动的不足，本实用新型提供一种适用于海底钻机的可大幅度提高海底钻机的沉积物取芯率、且减少对沉积物样品扰动的海底沉积物取芯装置。
[0004]本实用新型采用的技术方案是:它在现有海底钻机基础上增设一个抽吸活塞缸，所述抽吸活塞缸固定安装于现有海底钻机内部，包括抽吸缸筒、套装在抽吸缸筒内的抽吸活塞及活塞杆组件、活塞端盖，抽吸活塞与抽吸缸筒内壁之间通过密封圈密封，抽吸活塞杆一端与抽吸活塞固定连接，另一端与现有海底钻机钻进动力头或其推进机构连接，由现有海底钻机钻进动力头推进机构联动驱动，或由现有海底钻机钻进动力头直接连带驱动，与现有海底钻机工作方式不同的是，本海底钻机钻进动力头供水管的另一端不是连接冲洗水栗，而是与所述抽吸活塞缸的一端无杆腔或有杆腔连接，所述抽吸活塞缸未接所述供水管的另一端有杆腔或无杆腔则直接与外界海水连通放空，由于所述抽吸活塞缸的活塞由现有海底钻机钻进动力头或其推进机构连带驱动，使得现有海底钻机钻进动力头在向下推动现有海底钻机取芯钻具压入沉积物取芯的同时，所述抽吸活塞缸通过现有海底钻机钻进动力头供水管从钻杆及取芯钻具内腔中抽水，从而实现活塞式负压抽吸取芯，所述供水管具体是接入所述抽吸活塞缸的无杆腔还是有杆腔则取决于其与所述钻进动力头或其推进机构的联动方式，原则是当所述钻进动力头推动取芯钻具压入沉积物进行取芯操作时，所述抽吸活塞缸应通过供水管从钻杆及取芯钻具内抽水，为尽量减小对取芯样品的扰动，应通过合理选取所述抽吸活塞缸内径使得所述抽吸活塞缸从钻杆及取芯钻具内腔抽取的水量与因沉积物进入取芯钻具而向钻杆内腔排水的量基本相等。
[0005]上述的适用于海底钻机的海底沉积物取芯装置中，所述供水管不是直接接入所述抽吸活塞缸，而是通过一个多向转换开关阀门与所述抽吸活塞缸连接。所述多向转换开关阀门的另一端口与海底钻机冲洗水栗连接，所述多向转换开关阀门的作用是切换供水管与抽吸活塞缸及冲洗水栗之间的连接，当供水管经多向转换开关阀门与抽吸活塞缸连接时实现沉积物压入抽吸取芯，同时可将冲洗水栗出口向外界海水开放；当供水管经多向转换开关阀门与冲洗水栗连接时实现普通正循环冲洗回转钻进取芯，同时将抽吸活塞缸抽吸口向外界海水开放。
[0006]上述的适用于海底钻机的海底沉积物取芯装置中，所述抽吸活塞缸用水栗代替，当钻进动力头推动取芯钻具压入沉积物进行取芯操作时，利用水栗通过供水管从钻杆及取芯钻具内抽水。为尽量减小对取芯样品的扰动，应合理选择水栗大小，同时合理控制水栗启停时间和抽水量，使水栗从钻杆及取芯钻具内腔抽取的水量与因沉积物进入取芯钻具而向钻杆内腔排水的量基本相等。
[0007]上述的适用于海底钻机的海底沉积物取芯装置中，所述取芯钻具是现有海底钻机常用的单管钻具、双管钻具或三管钻具，或绳索取芯钻具，当使用超前式双管或三管钻具时，取芯内管与钻具外管之间的环状间隙最好通过某种方式进行一定程度的密封，以防止外界海水从取芯内管与钻具外管之间的环状间隙进入取芯钻具内腔从而降低抽吸取芯效果O
[0008]与现有技术相比，本实用新型的优点是:大幅度提高海底钻机沉积物取芯率的同时实现对海底沉积物实施低扰动取芯，同时本实用新型中的抽吸活塞结构简单、可靠性高。
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型的实施例1结构示意图。
[0010]图2为本实用新型的实施例2结构示意图。
[0011 ]图3为本实用新型的实施例3结构示意图。
[0012]图4为本实用新型的实施例4结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0014]本实用新型的一种实施实例为:如图1所示的一种适用于海底钻机的海底沉积物取芯装置，它在现有海底钻机基础上增设一个抽吸活塞缸I，所述抽吸活塞缸I固定安装于现有海底钻机内部，包括抽吸缸筒2、套装在抽吸缸筒2内的抽吸活塞3及抽吸活塞杆5、抽吸活塞3与抽吸缸筒2内壁之间通过密封圈4密封，抽吸活塞杆5—端与抽吸活塞3固定连接，另一端经连接块6与现有海底钻机推进机构10的活塞杆9连接，取芯钻具15与钻进动力头13直接连接或通过一根或多根钻杆14与钻进动力头13连接，钻进动力头13通过滑动支撑块7固定在滑轨架8上，滑动支撑块7与现有海底钻机推进机构10的活塞杆9连接，钻进动力头13可由推进机构10驱动沿滑轨架8上下运动，带动钻杆16及取芯钻具17压入沉积物实现取芯;供水管11的一端通过旋转密封接头12经钻进动力头13与钻杆14及取芯钻具15内腔连通，供水管11的另一端与抽吸活塞缸I的无杆腔连接，抽吸活塞缸I有杆腔则直接与外界海水连通放空。当对海底沉积物进行取芯操作时，由于所述抽吸活塞缸I的活塞3及钻进动力头13由推进机构10同步驱动，使得现有海底钻机钻进动力头13在向下推动现有海底钻机取芯钻具15压入沉积物取芯的同时，所述抽吸活塞缸I通过现有海底钻机钻进动力头13上的供水管11从钻杆14及取芯钻具15内腔中抽水，从而实现活塞式负压抽吸取芯，为尽量减小对取芯样品的扰动，应通过合理选取所述抽吸活塞缸I的内径使得所述抽吸活塞缸I从钻杆14及取芯钻具15内腔抽取的水量与因沉积物进入取芯钻具15而向钻杆14内腔排水的量基本相等。
[0015]实施例2
[0016]如图2所示，与实施例1的结构相似，不同之处在于:所述供水管11不是直接接入抽吸活塞缸I，而是通过转换开关阀门17与抽吸活塞缸I连接。转换开关阀门17的另一端口与海底钻机冲洗水栗16连接，转换开关阀门17的作用是切换供水管11与抽吸活塞缸I及冲洗水栗16之间的连接，当供水管11经转换开关阀门17与抽吸活塞缸I连接时实现沉积物压入抽吸取芯；当供水管11经转换开关阀门17与冲洗水栗16连接时实现普通正循环冲洗回转钻进取芯。
[0017]实施例3
[0018]如图3所示，与实施例2的结构相似，不同之处在于，所述抽吸活塞缸I可以用水栗18代替，当钻进动力头13推动取芯钻具15压入沉积物进行取芯操作时，利用水栗18通过供水管11从钻杆14及取芯钻具15内抽水。为尽量减小对取芯样品的扰动，应合理选择水栗18大小，同时合理控制水栗18启停时间和抽水量，使水栗18从钻杆14及取芯钻具15内腔抽取的水量与因沉积物进入取芯钻具15而向钻杆14内腔排水的量基本相等。
[0019]实施例4
[0020]如图4所示，与实施例1的结构相似，不同之处在于:所述取芯钻具15为超前式双管钻具，现有海底钻机常用的芯管组件21悬挂在取芯钻具15内并伸出取芯钻具15钻头中心孔一定距离，取芯钻具15的钻头中心孔内开设有一个或多个密封槽19，密封槽内放置有密封圈20，芯管组件21的取芯内管与取芯钻具15之间通过密封圈20密封。
【主权项】
1.一种适用于海底钻机的海底沉积物取芯装置，其特征在于:它在现有海底钻机基础上增设一个抽吸活塞缸，所述抽吸活塞缸固定安装于现有海底钻机内部，包括抽吸缸筒、套装在抽吸缸筒内的抽吸活塞及活塞杆组件、活塞端盖，抽吸活塞与抽吸缸筒内壁之间通过密封圈密封，抽吸活塞杆一端与抽吸活塞固定连接，另一端与现有海底钻机钻进动力头或其推进机构连接，由现有海底钻机钻进动力头推进机构联动驱动，或由现有海底钻机钻进动力头直接连带驱动，本海底钻机钻进动力头供水管的另一端不是连接冲洗水栗，而是与所述抽吸活塞缸的一端无杆腔或有杆腔连接，所述抽吸活塞缸未接所述供水管的另一端有杆腔或无杆腔则直接与外界海水连通放空。2.根据权利要求1所述的适用于海底钻机的海底沉积物取芯装置，其特征在于:所述供水管不是直接接入所述抽吸活塞缸，而是通过一个多向转换开关阀门与所述抽吸活塞缸连接，所述多向转换开关阀门的另一端口与海底钻机冲洗水栗连接。3.根据权利要求1或2所述的适用于海底钻机的海底沉积物取芯装置，其特征在于:所述抽吸活塞缸用水栗代替。4.根据权利要求3所述的适用于海底钻机的海底沉积物取芯装置，其特征在于:所述取芯钻具是现有海底钻机常用的单管钻具、双管钻具或三管钻具，或绳索取芯钻具。
【文档编号】E21B25/18GK205577920SQ201520849125
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2015年10月30日
【发明人】万步炎, 金永平, 黄筱军
【申请人】湖南科技大学