申请/专利权人：中国地质调查局油气资源调查中心;吉林大学

申请日：2018-03-01

公开（公告）日：2024-05-31

公开（公告）号：CN108150122B

主分类号：E21B25/08

分类号：E21B25/08;E21B25/10;E21B25/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.05.31#授权;2018.07.06#实质审查的生效;2018.06.12#公开

摘要：本发明公开了一种泥页岩防碎裂自启动式冷冻取样器及其取样方法，是由异径接头、分流接头、调节单动机构、外管、岩心防碎及冷源启动取心机构、扩孔器、岩心卡断机构和钻头组成；本发明具有防碎裂功能，尤其适用于易碎裂地层如泥页岩、油页岩、页岩气、天然气水合物和煤层气等的岩心取样；本发明在不同岩层和不同深度取样时，只需根据需要设置不同的冷冻量以及阀的压力值即可，操作简单，且其适用于多种类型的冷源，适用范围广泛；采用孔底自启动式冷冻方法，可减少人工操作，提高效率；本发明冷冻完成后具有报警功能，进行提钻取心，提至地表后，拆卸操作简单，便于后续分析测试工作。

主权项：1.一种泥页岩防碎裂自启动式冷冻取样方法，其特征在于：所使用的泥页岩防碎裂自启动式冷冻取样器是由异径接头1、分流接头2、调节单动机构3、外管4、岩心防碎及冷源启动取心机构5、扩孔器6、岩心卡断机构7和钻头8组成，异径接头1、分流接头2、调节单动机构3、岩心防碎及冷源启动取心机构5、岩心卡断机构7依次螺纹连接在一起，异径接头1、分流接头2、外管4、扩孔器6和钻头8依次螺纹连接在一起；异径接头1上部与钻杆螺纹连接，下部与分流接头2螺纹连接；分流接头2上部螺纹连接异径接头1，下部分别与单动轴32和外管4螺纹连接；调节单动机构3包括调节螺母31、单动轴32、O型密封圈33、轴承上接头34、轴承35、轴承支套36、垫圈37、螺母38和轴承下接头53，调节螺母31旋入单动轴32上部螺纹中，单动轴32上部与分流接头2螺纹连接，O型密封圈33位于轴承上接头34内壁凹槽之中，轴承上接头34、轴承35、轴承支套36和垫圈37从上到下依次安装在单动轴32上，并通过螺母38将它们螺纹锁紧在单动轴32上，轴承上接头34与轴承下接头53螺纹连接；外管4上部与分流接头2下部螺纹连接，下部与扩孔器6螺纹连接；岩心防碎及冷源启动取心机构5包括冷源注入阀51、保温层52、轴承下接头53、冷冻腔堵塞头54、冷冻控制阀路55、缓冲气阀56、取心管57、隔热漆571和密封挡板58，冷冻控制阀路55包括定位螺母551、弹簧552、控制块553和启动阀554，冷源注入阀51位于轴承下接头53上部连接内外管环空和冷源储藏室531的孔内，保温层52覆盖在冷源储藏室531的外壁上，轴承下接头53下部与取心管57上部螺纹连接，冷冻腔堵塞头54位于取心管57上部内，与轴承下接头53螺纹连接，冷冻控制阀路55位于冷冻腔堵塞头54内部，定位螺母551与冷冻腔堵塞头54螺纹连接，将弹簧552和控制块553封闭在冷冻腔堵塞头54内部通道中，启动阀554位于冷冻腔堵塞头54下部通道内，取心管57上部与轴承下接头53下部螺纹连接，下部与卡簧座71螺纹连接，缓冲气阀56位于取心管57上部管壁开孔内，密封挡板58位于取心管57内部，使取心管57内部形成密封空间；扩孔器6上部与外管4下部螺纹连接，下部与钻头8螺纹连接；岩心卡取机构7包括卡簧座71、卡簧挡圈72和卡簧73，卡簧挡圈72和卡簧73从上到下依次位于卡簧座71内部，卡簧座71上部与取心管57下部螺纹连接；钻头8上部与扩孔器6下部螺纹连接；具体取样方法如下：一、一种防碎裂自启动式冷冻取样器在使用前，根据取心要求，选择适合尺寸的一种防碎裂自启动式冷冻取样器，先在地表将钻具组装好，调整调节螺母31的位置可以调整卡簧座71与钻头8之间的间隙，同时，通过冷源注入阀51向冷源储藏室531中注入冷源，冷源的冷冻量根据所取岩心类型、内管的尺寸以及其距离底部钻头的距离而定，根据所取岩心类型设置启动阀554的打开压力P1，通过缓冲气阀56向取心管57内注入惰性气体，使其气压P2等于钻孔底部的液柱压力，打开压力P1与液柱压力P2的压力差值Δp决定了取心管57中的气体压缩量，即为取心高度，受取心管57中压力作用，密封挡板58被压在取心管57下部预设的台阶上；二、钻具在下放过程中，孔内的钻井液充满卡簧座71，接触密封挡板58，下部钻井液的压力一直小于密封挡板58上部受到的压力，到达孔底时二者相等，因此密封挡板58一直处于原位置，钻具到达孔底后，启动泥浆泵，钻井液从钻杆内部，经异径接头1、分流通道21，进入调节单动机构3和内管与外管4的环空中，后经钻头8的水口喷出；三、在钻进过程中，调节螺母31、单动轴32、O型密封圈33、轴承上接头34、轴承35、轴承支套36、垫圈37、螺母38和轴承下接头53构成了调节单动系统，既可以调节卡簧座71与钻头8之间的间隙，又可以使单动轴32及以上随钻杆回转，轴承上接头34及以下部分则保持静止不动；四、同时，取心过程中，随着岩心不断进入，卡簧座71及取心管57内原有的钻井液从取心管57下部的孔572内被挤出，排出原有的钻井液，之后岩心上行压缩密封挡板58，密封挡板58在被压缩过程中上部气压不断增大，从而使岩心受到一个不断增大的围压，防止岩心的碎裂，当达到一定取心高度时，密封挡板58上部的压力值P3超过启动阀554的打开压力P1，打开启动阀554，气体进入控制阀路55内的通道，推动控制块553，压缩弹簧552，控制块553上的开孔555与冷源通道59接通，冷源下行，进入取心管57的内部环空中，冷冻岩心，由于隔热漆571的作用，岩心管57与外管4的环空不会被冻住，而卡簧座71与外管4的环空由于没有涂隔热漆571，钻井液会被冻住，上部钻井液无法下行，压力不断升高，地表泥浆泵示数升高，提示取心完成，进行提钻作业；五、取样器提至地表后，只需融化卡簧座71与外管4环空之间的冰，即可卸下内管，获得冷冻岩心，便于进行后续操作。

全文数据：一种泥页岩防碎裂自启动式冷冻取样器及其取样方法技术领域[0001]本发明涉及易碎裂地层冷冻取心领域，特别涉及一种泥页岩防碎裂自启动式冷冻取样器及其取样方法。背景技术[0002]岩心是油气勘探、开发过程中取得的完整的第一手资料，通过大量对岩心的分析与研究才能为制定合理的开发方案、准确计算油气田储量、制定增产措施提供依据。在一个沉积盆地内寻找油气，需要从目的层的岩心取样化验分析各项生油气指标，根据化验所得结果可以从生油（气）角度选择勘探油气藏的目的层和有利地区，通过对取出岩心的分析，进一步了解储集层中油、气、水的分布情况，油气层的空隙度、渗透率、含油气饱和度以及油气层的有效厚度，以确定油气层的工业开采价值。因此，在油气田勘探、开发各阶段，为查明储油气层的性质或从大区域的地层对比到检查油气田开发效果，评价和改进开发方案，任一研宄步骤都离不开对岩心的观察和研宄。[0003]页岩油气具有典型的自生自储特征，是一种资源潜力巨大的新型非常规油气资源。目前，页岩气勘探开发在我国四川盆地及其周缘地区取得了一系列重大突破，已形成涪陵、长宁、威远等页岩气产区，尤其在四川东南发现了中国首个近四千亿方的大型页岩气田，泥页岩属于泥岩和页岩之间的过渡岩石类型，可见发育不完善的页理，一般是浅湖到深湖沉积的产物，常见的泥页岩类型有泥质泥页岩、碳质泥页岩、硅质泥页岩、钙质泥页岩等，当泥页岩中混入一定量的砂质成分时，会形成砂质泥页岩，富有机质泥页岩是形成泥页岩油气的主要岩石类型，泥页岩油气是非常规油气中的一种，并且泥页岩油藏已经成为勘探突破目标。[0004]油气储层的微观孔隙结构和分布特征对于其储集能力、渗流机理等规律起着决定作用，对于不同沉积环境的页岩、泥页岩储层，其储层性质、微观孔隙结构特征、分布规律一般差别较大，并且泥页岩易于破裂、剥落及坍塌和遇水敏感，导致在钻进取样过程中很难取到具有完整储层性质的样品。[0005]目前，针对页岩气的取样的技术有常规取心和特殊取心，特殊取心技术主要有密闭取心技术、保压密闭取心技术和水平井取心技术;密闭取心时，一般采用的是密封液，成本相对较高，而且岩心容易受到流动的钻井液的侵蚀，从而造成污染;保压密闭取心则更多的是依靠球阀完成密封，可靠性有所提升，但是整套机构复杂，有多处易损件容易造成密封失效，成功率依然不高，冷冻取样的冷源启动方式多采用地表投球和冷源外置，人为因素多，不易控制。因此，开发一种适合泥页岩性质的新型取心器及取心方法具有实际应用价值。发明内容[0006]本发明的目的是要解决上述现有取样器岩心易破碎、易污染、采取率低和冷源启动可控性差等问题，而提供一种泥页岩防碎裂自启动式冷冻取样器及其取样方法。[0007]本发明之一种泥页岩防碎裂自启动式冷冻取样器，是由异径接头、分流接头、调Ti单动机构、外管、岩心防碎及冷源启动取心机构、扩孔器、岩心卡断机构和钻头组成，异径接头、分流接头、调节单动机构、岩心防碎及冷源启动取心机构、岩心卡断机构依次螺纹连接在一起，异径接头、分流接头、外管、扩孔器和钻头依次螺纹连接在一起；[000S]异径接头上部与钻杆螺纹连接，下部与分流接头螺纹连接；[0009]分流接头上部与异径接头螺纹连接，下部分别与单动轴和外管螺纹连接；[0010]调节单动机构包括调节螺母、单动轴、〇型密封圈、轴承上接头、轴承、轴承支套、垫圈、螺母和轴承下接头，调节螺母旋入单动轴上部螺纹中，单动轴上部与分流接头螺纹连接，〇型密封圈位于轴承上接头内壁凹槽之中，轴承上接头、轴承、轴承支套和垫圈从上到下依次安装在单动轴上，并通过螺母将它们螺纹锁紧在单动轴上，轴承上接头与轴承下接头螺纹连接；[0011]外管上部与分流接头下部螺纹连接，下部与扩孔器螺纹连接；[0012]岩心防碎及冷源启动取心机构包括冷源注入阀、保温层、轴承下接头、冷冻腔堵塞头、冷冻控制阀路、缓冲气阀、取心管、隔热漆和密封挡板，冷冻控制阀路包括定位螺母、弹簧、控制块和启动阀，冷源注入阀位于轴承下接头上部连接内外管环空和冷源储藏室的孔内，保温层覆盖在冷源储藏室的外壁上，轴承下接头下部与取心管上部螺纹连接，冷冻腔堵塞头位于取心管上部内，与轴承下接头螺纹连接，冷冻控制阀路位于冷冻腔堵塞头内部，定位螺母与冷冻腔堵塞头螺纹连接，将弹簧和控制块封闭在冷冻腔堵塞头内部通道中，启动阀位于冷冻腔堵塞头下部通道内，取心管上部与轴承下接头下部螺纹连接，下部与卡簧座螺纹连接，缓冲气阀位于取心管上部管壁开孔内，密封挡板位于取心管内部，使取心管内部形成密封空间；[0013]扩孔器上部与外管下部通过螺纹相连接，下部与钻头螺纹连接；[0014]岩心卡取机构包括卡簧座、卡簧挡圈和卡簧，卡簧挡圈和卡簧从上到下依次位于卡簧座内部，卡簧座上部与取心管下部螺纹连接；[0015]钻头上部与扩孔器下部螺纹连接。[0016]本发明之一种泥页岩防碎裂自启动式冷冻取样方法，具体取样方法如下：[0017]一、开始取心前，先在地表将钻具组装好，调整调节螺母的位置可以调整卡簧座与钻头之间的间隙，同时，通过冷源注入阀向冷源储藏室中注入冷源，冷源的冷冻量根据所取岩心类型、内管的尺寸以及其距离底部钻头的距离而定，根据所取岩心类型设置启动阀的打开压力，通过缓冲气阀向取心管内注入惰性气体氮气、氩气等），使其气压等于钻孔底部的液柱压力，打开压力与液柱压力的压力差值决定了取心管中的气体压缩量，即为取心高度，受取心管中压力作用，密封挡板被压在取心管下部预设的台阶上；[0018]二、钻具在下放过程中，孔内的钻井液充满卡簧座，接触密封挡板，下部钻井液的压力一直小于密封挡板上部受到的压力，到达孔底时二者相等，因此密封挡板一直处于原位置，钻具到达孔底后，启动泥浆泵，钻井液从钻杆内部，经异径接头、分流通道，进入调节单动机构和内管与外管的环空中，后经钻头的水口喷出；[0019]三、在钻进过程中，调节螺母、单动轴、0型密封圈、轴承上接头、轴承、轴承支套、垫圈、螺母和轴承下接头构成了调节单动系统，既可以调节卡簧座与钻头之间的间隙，又可以使单动轴及以上随钻杆回转，轴承上接头及以下部分则保持静止不动；[0020]四、同时，取心过程中，随着岩心不断进入，卡簧座及取心管内原有的钻井液从取心管下部的孔内被挤出，排出原有的钻井液，之后岩心上行压缩密封挡板，密封挡板在被压缩过程中上部气压不断增大，从而使岩心受到一个不断增大的围压，防止岩心的碎裂，当达到一定取心高度时，密封挡板上部的压力值超过启动阀的打开压力，打开启动阀，气体进入控制阀路内的通道，推动控制块，压缩弹簧，控制块上的开孔与冷源通道接通，冷源下行，进入取心管的内部环空中，冷冻岩心，由于隔热漆的作用，岩心管与外管的环空不会被冻住，而卡簧座与外管的环空由于没有涂隔热漆，钻井液会被冻住，上部钻井液无法下行，压力不断升局，地表泥楽栗不数升尚，提不取心完成，进彳丁提钻作业；[0021]五、取样器提至地表后，只需融化卡簧座与内管环空之间的冰，即可卸下内管，获得冷冻岩心，便于进行后续操作。[0022]本发明的有益效果：[0023]本发明结构简单、合理、安全可靠，安装、拆卸方便，成本相对较低。具有防碎裂功能，尤其适用于易碎裂地层如泥页岩、油页岩、页岩气、天然气水合物和煤层气等的岩心取样，具有很好效果。在不同岩层和不同深度取样时，只需根据需要设置不同的冷冻量以及阀的压力值即可，操作简单，且其适用于多种类型的冷源，适用范围广泛。采用孔内（井内）自启动式冷冻方法，不需人为干预，可减少人工操作，提高效率，冷冻完成后具有报警功能，提示进行提钻作业，提至地表后，拆卸操作简单，便于进行后续工作，增加了实用性，提高工作效率。附图说明[0024]图1是本发明的结构剖视图；[0025]图2是本发明B处的局部放大图；[0026]图3是本发明A-A处的截面剖视图；[0027]图4是本发明第一部分的结构剖视图；[0028]图5是本发明第二部分的结构剖视图；[0029]图6是本发明第三部分的结构剖视图。具体实施方式[0030]请参阅图1-6所示，本发明之一种泥页岩防碎裂自启动式冷冻取样器，是由异径接头1、分流接头2、调节单动机构3、外管4、岩心防碎及冷源启动取心机构5、扩孔器6、岩心卡断机构7和钻头8组成，异径接头1、分流接头2、调节单动机构3、岩心防碎及冷源启动取心机构5、岩心卡断机构7依次螺纹连接在一起，异径接头1、分流接头2、外管4、扩孔器6和钻头8依次螺纹连接在一起；[0031]异径接头1上部与钻杆螺纹连接，下部与分流接头2螺纹连接；[0032]分流接头2上部与异径接头1螺纹连接，下部分别与单动轴32和外管4螺纹连接；[0033]调节单动机构3包括调节螺母31、单动轴32、0型密封圈33、轴承上接头34、轴承35、轴承支套36、垫圈37、螺母38和轴承下接头53,调节螺母31旋入单动轴32上部螺纹中，单动轴32上部与分流接头2螺纹连接，0型密封圈33位于轴承上接头34内壁凹槽之中，轴承上接头34、轴承35、轴承支套36和垫圈37从上到下依次安装在单动轴32上，并通过螺母38将它们螺纹锁紧在单动轴32上，轴承上接头34与轴承下接头53螺纹连接；[0034]外管4上部与分流接头2下部螺纹连接，下部与扩孔器6螺纹连接；[0035]岩心防碎及冷源启动取心机构5包括冷源注入阀51、保温层52、轴承下接头53、冷冻腔堵塞头54、冷冻控制阀路55、缓冲气阀56、取心管57、隔热漆571和密封挡板5S，冷冻控制阀路55包括定位螺母551、弹簧552、控制块553和启动阀M4,冷源注入阀51位于轴承下接头53上部连接内外管环空和冷源储藏室531的孔内，保温层52覆盖在冷源储藏室531的外壁上，轴承下接头53下部与取心管57上部螺纹连接，冷冻腔堵塞头54位于取心管57上部内，与轴承下接头53螺纹连接，冷冻控制阀路55位于冷冻腔堵塞头54内部，定位螺母551与冷冻腔堵塞头54螺纹连接，将弹簧552和控制块553封闭在冷冻腔堵塞头54内部通道中，启动阀5M位于冷冻腔堵塞头54下部通道内，取心管57上部与轴承下接头53下部螺纹连接，下部与卡簧座71螺纹连接，缓冲气阀56位于取心管57上部管壁开孔内，密封挡板5S位于取心管57内部，使取心管57内部形成密封空间；[0036]扩孔器6上部与外管4下部螺纹连接，下部与钻头8螺纹连接；[0037]岩心卡取机构7包括卡簧座71、卡簧挡圈72和卡簧73,卡簧挡圈72和卡簧73从上到下依次位于卡簧座71内部，卡簧座71上部与取心管57下部螺纹连接；[0038]钻头8上部与扩孔器6下部螺纹连接。[0039]本发明之一种泥页岩防碎裂自启动式冷冻取样方法，具体取样方法如下：[0040]请参阅图1-6所示，根据取心要求，选择适合尺寸的一种防碎裂自启动式冷冻取样器，钻具尺寸规格外直径分别为89mm、114mm、131mm和140mm;[0041]一、一种防碎裂自启动式冷冻取样器在使用前，先在地表将钻具组装好，调整调节螺母31的位置可以调整卡簧座71与钻头8之间的间隙，同时，通过冷源注入阀51向冷源储藏室531中注入冷源，冷源的冷冻量根据所取岩心类型、内管的尺寸以及其距离底部钻头的距离而定，根据所取岩心类型设置启动阀554的打开压力Pi，通过缓冲气阀56向取心管57内注入惰性气体氮气、氩气等），使其气压?2等于钻孔底部的液柱压力，打开压力Pi与液柱压力P2的压力差值Ap决定了取心管57中的气体压缩量，即为取心高度，受取心管57中压力作用，密封挡板58被压在取心管57下部预设的台阶上；[0042]二、钻具在下放过程中，孔内的钻井液充满卡簧座71，接触密封挡板58,下部钻井液的压力一直小于密封挡板58上部受到的压力，到达孔底时二者相等，因此密封挡板58—直处于原位置，钻具到达孔底后，启动泥浆泵，钻井液从钻杆内部，经异径接头1、分流通道21，进入调节单动机构3和内管与外管4的环空中，后经钻头8的水口喷出；[0043]三、在钻进过程中，调节螺母31、单动轴32、0型密封圈33、轴承上接头34、轴承35、轴承支套36、垫圈37、螺母38和轴承下接头53构成了调节单动系统，既可以调节卡簧座71与钻头8之间的间隙，又可以使单动轴32及以上随钻杆回转，轴承上接头34及以下部分则保持静止不动；[0044]四、同时，取心过程中，随着岩心不断进入，卡簧座"71及取心管57内原有的钻井液从取心管57下部的孔572内被挤出，排出原有的钻井液，之后岩心上行压缩密封挡板58,密封挡板58在被压缩过程中上部气压不断增大，从而使岩心受到一个不断增大的围压，防止岩心的碎裂，当达到一定取心高度时，密封挡板58上部的压力值P3超过启动阀554的打开压力Pi，打开启动阀554，气体进入控制阀路55内的通道，推动控制块553，压缩弹簧552，控制块553上的开孔555与冷源通道59接通，冷源下行，进入取心管57的内部环空中，冷冻岩心，由于隔热漆571的作用，岩心管57与外管4的环空不会被冻住，而卡簧座打与外管4的环空由于没有涂隔热漆571，钻井液会被冻住，上部钻井液无法下行，压力不断升高，地表泥浆泵示数升高，提示取心完成，进行提钻作业；[0045]五、取样器提至地表后，只需融化卡簧座n与外管4环空之间的冰，即可卸下内管，获得冷冻岩心，便于进行后续操作。^

权利要求：1.一种泥页岩防碎裂自启动式冷冻取样器，其特征在于:是由异径接头（1、分'流接头2、调节单动机构3、外管4、岩心防碎及冷源启动取心机构5、扩孔器6、岩心卡断机构⑺和钻头⑻组成，异径接头（1、分流接头2、调节单动机构⑶、岩心防碎及冷源启动取心机构5、岩心卡断机构7依次螺纹连接在一起，异径接头（1、分流接头2、外管4、扩孔器⑹和钻头⑻依次螺纹连接在一起；异径接头⑴上部与钻杆螺纹连接，下部与分流接头⑵螺纹连接•，分流接头⑵上部螺纹连接异径接头（1，下部分别与单动轴32和外管⑷螺纹连接；调节单动机构3包括调节螺母31、单动轴32、0型密封圈（33、轴承上接头34、轴承35、轴承支套36、垫圈（37、螺母38和轴承下接头53，调节螺母31旋入单动轴32上部螺纹中，单动轴32上部与分流接头2螺纹连接，0型密封圈（33位于轴承上接头34内壁凹槽之中，轴承上接头34、轴承35、轴承支套36和垫圈（37从上到下依次安装在单动轴（32上，并通过螺母（38将它们螺纹锁紧在单动轴（32上，轴承上接头34与轴承下接头53螺纹连接；外管⑷上部与分流接头⑵下部螺纹连接，下部与扩孔器⑹螺纹连接；岩心防碎及冷源启动取心机构（5包括冷源注入阀（51、保温层（52、轴承下接头53、冷冻腔堵塞头54、冷冻控制阀路55、缓冲气阀（56、取心管57、隔热漆571和密封挡板58，冷冻控制阀路55包括定位螺母551、弹簧552、控制块553和启动阀554，冷源注入阀51位于轴承下接头53上部连接内外管环空和冷源储藏室531的孔内，保温层52覆盖在冷源储藏室531的外壁上，轴承下接头53下部与取心管57上部螺纹连接，冷冻腔堵塞头54位于取心管57上部内，与轴承下接头53螺纹连接，冷冻控制阀路55位于冷冻腔堵塞头54内部，定位螺母551与冷冻腔堵塞头54螺纹连接，将弹簧552和控制块553封闭在冷冻腔堵塞头54内部通道中，启动阀（554位于冷冻腔堵塞头54下部通道内，取心管57上部与轴承下接头©3下部螺纹连接，下部与卡簧座71螺纹连接，缓冲气阀（56位于取心管57上部管壁开孔内，密封挡板58位于取心管57内部，使取心管57内部形成密封空间；扩孔器⑹上部与外管⑷下部螺纹连接，下部与钻头⑻螺纹连接；岩心卡取机构（7包括卡簧座H、卡簧挡圈（72和卡簧73，卡簧挡圈（72和卡簧73从上到下依次位于卡簧座71内部，卡簧座71上部与取心管57下部螺纹连接；钻头⑻上部与扩孔器⑹下部螺纹连接。2.—种泥页岩防碎裂自启动式冷冻取样方法，具体取样方法如下：一、一种防碎裂自启动式冷冻取样器在使用前，根据取心要求，选择适合尺寸的一种防碎裂自启动式冷冻取样器，先在地表将钻具组装好，调整调节螺母31的位置可以调整卡簧座71与钻头8之间的间隙，同时，通过冷源注入阀（51向冷源储藏室531中注入冷源，冷源的冷冻量根据所取岩心类型、内管的尺寸以及其距离底部钻头的距离而定，根据所取岩心类型设置启动阀（554的打开压力Pi，通过缓冲气阀（56向取心管57内注入惰性气体，使其气压P2等于钻孔底部的液柱压力，打开压力Pi与液柱压力p2的压力差值Ap决定了取心管57中的气体压缩量，即为取心高度，受取心管57中压力作用，密封挡板58被压在取心管57下部预设的台阶上；二、钻具在下放过程中，孔内的钻井液充满卡簧座71，接触密封挡板58，下部钻井液的压力一直小于密封挡板（58上部受到的压力，到达孔底时二者相等，因此密封挡板58—直处于原位置，钻具到达孔底后，启动泥浆栗，钻井液从钻杆内部，经异径接头（1、分流通道21，进入调节单动机构3和内管与外管4的环空中，后经钻头8的水口喷出；三、在钻进过程中，调节螺母31、单动轴32、0型密封圈（33、轴承上接头34、轴承35、轴承支套36、垫圈（37、螺母38和轴承下接头53构成了调节单动系统，既可以调节卡簧座71与钻头⑻之间的间隙，又可以使单动轴32及以上随钻杆回转，轴承上接头34及以下部分则保持静止不动；四、同时，取心过程中，随着岩心不断进入，卡簧座71及取心管57内原有的钻井液从取心管57下部的孔572内被挤出，排出原有的钻井液，之后岩心上行压缩密封挡板58，密封挡板58在被压缩过程中上部气压不断增大，从而使岩心受到一个不断增大的围压，防止岩心的碎裂，当达到一定取心高度时，密封挡板58上部的压力值P3超过启动阀554的打开压力Pi，打开启动阀（554，气体进入控制阀路（55内的通道，推动控制块553，压缩弹簧552，控制块553上的开孔555与冷源通道59接通，冷源下行，进入取心管57的内部环空中，冷冻岩心，由于隔热漆571的作用，岩心管¢7与外管4的环空不会被冻住，而卡簧座71与外管4的环空由于没有涂隔热漆571，钻井液会被冻住，上部钻井液无法下行，压力不断升高，地表泥浆栗示数升高，提示取心完成，进行提钻作业；五、取样器提至地表后，只需融化卡簧座71与外管4环空之间的冰，即可卸下内管，获得冷冻岩心，便于进行后续操作。

百度查询： 中国地质调查局油气资源调查中心;吉林大学 一种泥页岩防碎裂自启动式冷冻取样器及其取样方法

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