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1的内径使得所述抽吸活塞缸1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
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1，而是通过转换开关阀门17与抽吸活塞缸1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1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1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。
[0016]实施例3
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1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。
[0017]实施例4
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，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。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，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。3.根据权利要求1和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:所述抽吸活塞缸可以用水栗代替，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。4.根据权利要求1、2和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:所述取芯钻具可以是现有海底钻机常用的单管钻具、双管钻具或三管钻具，也可以是绳索取芯钻具，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。
【专利摘要】本发明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。
【IPC分类】E21B25/18, E21B25/00
【公开号】CN105239947
【申请号】CN201510717338
【发明人】万步炎, 金永平, 黄筱军
【申请人】湖南科技大学
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年10月30日