阅读说明：本技术 一种用于天然气水合物带压转移系统的岩心切割装置 (Core cutting device for natural gas hydrate under-pressure transfer system ) 是由 卢春华 蒋国盛 宁伏龙 张凌 张涛 刘志超 郑君 于 2020-05-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于天然气水合物带压转移系统的岩心切割装置,该岩心切割装置为天然气水合物带压转移系统的一个相关部件,其右侧通过球阀与带压岩心管连接；该岩心切割装置包括外管总成、铡刀机构、监视机构、抓捕器、岩心和岩心衬管,外管总成为中空的管状结构,用于容纳岩心和岩心衬管,岩心位于岩心衬管内；抓捕器位于外管总成的内部,用于抓取岩心衬管；铡刀机构位于与外管总成中心轴线相垂直的方向,用于切割岩心和岩心衬管；监视机构位于外管总成的管壁处,用于监视外管总成内部的画面并进行显示和存贮。本发明结构简单、可视化操作、可实现精准定位、快速切割、对岩心扰动小。(The invention discloses a rock core cutting device for a natural gas hydrate under-pressure transfer system, which is a relevant component of the natural gas hydrate under-pressure transfer system, wherein the right side of the rock core cutting device is connected with a rock core pipe under pressure through a ball valve; the core cutting device comprises an outer pipe assembly, a guillotine mechanism, a monitoring mechanism, a catcher, a core and a core liner pipe, wherein the outer pipe assembly is of a hollow tubular structure and is used for accommodating the core and the core liner pipe, and the core is positioned in the core liner pipe; the catcher is positioned inside the outer pipe assembly and used for catching the core liner pipe; the guillotine mechanism is positioned in the direction vertical to the central axis of the outer pipe assembly and is used for cutting the rock core and the rock core liner pipe; the monitoring mechanism is positioned at the pipe wall of the outer pipe assembly and is used for monitoring pictures inside the outer pipe assembly, displaying and storing the pictures. The core cutting device is simple in structure, visual in operation, capable of achieving accurate positioning and rapid cutting and small in core disturbance.)

一种用于天然气水合物带压转移系统的岩心切割装置

技术领域

本发明属于天然气水合物开发技术领域，具体涉及一种用于天然气水合物带压转移系统的岩心切割装置。

背景技术

天然气水合物又称“可燃冰”，是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”。其资源密度高，全球分布广泛，具有极高的资源价值，因而成为油气工业界的长期研究热点。

天然气水合物是一种优质高效的燃料。21世纪以来，天然气水合物的勘探和开发利用已成为全球性竞争的焦点，研究及实现天然气的有效采集，对我国具有巨大的经济及战略意义。天然气水合物只能在高压、低温环境中稳定存在，现有技术条件下很难进行原位地层参数测试，目前国内外通常的做法是，通过钻进取心获取水合物地层岩心再对其物理化学及力学性能参数进行测试与分析。由于水合物从地层中取至地面时，随着压力的降低会发生分解，因此，钻进取心过程和地面水合物岩心转移系统都必须在高压环境中进行。

目前，现有技术中存在的问题和难点包括：

天然气水合物带压转移系统是研究水合物性能参数的重要工具，目前，国外有少数几家单位的产品相对成熟，我国对天然气水合物带压转移系统研究起步较晚，目前还没有相对成熟的带压转移系统。岩心切割装置是天然气水合物带压转移系统的关键部件之一，需要在很高的液压环境中同时切割岩心衬管和岩心，其主要技术难点是切割装置的密封、衬管和岩心快速准确切割等问题。由于带压转移系统压力较高，带压转移系统的岩心切割装置的实现非常困难。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题和难点，本发明提供了一种用于天然气水合物带压转移系统的岩心切割装置，该岩心切割装置可实现衬管和岩心的快速准确切割，结构简单，操作方便。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种用于天然气水合物带压转移系统的岩心切割装置，该岩心切割装置为天然气水合物带压转移系统的一个相关部件，其右侧通过球阀与带压岩心管连接；该岩心切割装置包括外管总成、铡刀机构、监视机构、抓捕器、岩心和岩心衬管，所述外管总成为中空的管状结构，用于容纳岩心和岩心衬管，所述岩心位于岩心衬管内；所述抓捕器位于外管总成的内部，用于抓取岩心衬管；所述铡刀机构位于与外管总成中心轴线相垂直的方向，用于切割岩心和岩心衬管；所述监视机构位于外管总成的管壁处，用于监视外管总成内部的画面并进行显示和存贮。

进一步地，所述外管总成主要由左外管、左法兰、右法兰和右外管组成，其内部形成一个圆形的中心通道，用于容纳岩心和岩心衬管；中心通道内部充满高压盐水；所述左外管和左法兰通过第一接头卡箍连接，二者之间设有第一密封垫；所述右法兰和右外管通过第二接头卡箍连接，二者之间设有第二密封垫；所述左法兰和右法兰通过螺栓连接，二者之间设有第三密封垫。

优选地，所述左法兰和右法兰的形状相同，均为圆形和方形的组合；所述左法兰与左外管连接的部分为圆形，所述右法兰与右外管连接的部分为圆形，所述左法兰和右法兰连接的部分为方形；方形部分的截面尺寸大于圆形部分的截面尺寸。

优选地，所述螺栓共有10个，沿方形的中心线对称布置。

优选地，所述铡刀机构安装在左法兰上；铡刀机构主要由第三螺钉、铡刀导轨、铡刀、铡刀紧固螺钉、“O”型密封圈、第一螺钉、电动推杆、电动推杆支架、第二螺钉和电动推杆固定螺钉组成；所述铡刀导轨通过第三螺钉固定在左法兰上，铡刀由铡刀紧固螺钉固定在电动推杆的伸缩轴上，铡刀被约束在铡刀导轨内，只能在铡刀导轨内运行；“O”型密封圈套在电动推杆的伸缩轴上，并被第一螺钉压紧，起到密封的作用；电动推杆通过电动推杆固定螺钉固定在电动推杆支架上，电动推杆支架通过第二螺钉固定在左法兰的上端面。

优选地，所述监视机构安装在右法兰上；监视机构主要由第四密封垫、帕姆板、空心螺钉、内窥镜探头和内窥镜主机组成；所述帕姆板的下部设有第四密封垫，上部通过空心螺钉压紧，起到密封和透视作用；所述内窥镜探头安装在空心螺钉的内部，用于透过帕姆板观察法兰内部情况；内窥镜探头通过导线与内窥镜主机连接，内窥镜主机用于对观察的画面显示和存贮。

优选地，所述帕姆板采用高强度、高透明性非金属材料制作。

优选地，所述岩心衬管的长度为2m左右，其外侧标注有表示长度的刻度线。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)设有内部监视机构，可清楚地看到系统内部情况。

(2)结合内部监视机构和岩心衬管上的刻度可以实现精确定位切割。

(3)采切电动推杆，结构简单，操作方便。

(4)定位精准，切割快速，对岩心扰动小。

附图说明

图1是本发明所提供的一种用于天然气水合物带压转移系统的岩心切割装置的结构组成示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

附图标记说明：1、左外管；2、抓捕器；3、岩心衬管；4、岩心；5、第一接头卡箍；6、第一密封垫；7、铡刀；8、铡刀紧固螺钉；9、左法兰；10、“O”型密封圈；11、第一螺钉；12、电动推杆支架；13、电动推杆固定螺钉；14、第三密封垫；15、内窥镜主机；16、内窥镜探头；17、空心螺钉；18、帕姆板；19、第四密封垫；20、右法兰；21、螺栓；22、第二接头卡箍；23、第二密封垫；24、右外管；25、高压盐水；26、电动推杆；27、第二螺钉；28、铡刀导轨；29、第三螺钉。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1和图2所示，本发明公开了一种用于天然气水合物带压转移系统的岩心切割装置，该岩心切割装置为天然气水合物带压转移系统的一个相关部件，其右侧通过球阀与带压岩心管连接；该岩心切割装置包括外管总成、铡刀机构、监视机构、抓捕器2、岩心4和岩心衬管3，所述外管总成为中空的管状结构，用于容纳岩心4和岩心衬管3，所述岩心4位于岩心衬管3内；所述抓捕器2位于外管总成的内部，用于抓取岩心衬管3；所述铡刀机构位于与外管总成中心轴线相垂直的方向，用于切割岩心4和岩心衬管3；所述监视机构位于外管总成的管壁处，用于监视外管总成内部的画面并进行显示和存贮。

具体地，所述外管总成主要由左外管1、左法兰9、右法兰20和右外管24组成，其内部形成一个圆形的中心通道，用于容纳岩心4和岩心衬管3；中心通道内部充满高压盐水25；所述左外管1和左法兰9通过第一接头卡箍5连接，二者之间设有第一密封垫6；所述右法兰20和右外管24通过第二接头卡箍22连接，二者之间设有第二密封垫23；所述左法兰9和右法兰20通过螺栓21连接，二者之间设有第三密封垫14。

具体地，所述左法兰9和右法兰20的形状相同，均为圆形和方形的组合；所述左法兰9与左外管1连接的部分为圆形，所述右法兰20与右外管24连接的部分为圆形，所述左法兰9和右法兰20连接的部分为方形；方形部分的截面尺寸大于圆形部分的截面尺寸。

具体地，所述螺栓21共有10个，沿方形的中心线对称布置。

具体地，所述铡刀机构安装在左法兰9上；铡刀机构主要由第三螺钉29、铡刀导轨28、铡刀7、铡刀紧固螺钉8、“O”型密封圈10、第一螺钉11、电动推杆26、电动推杆支架12、第二螺钉27和电动推杆固定螺钉13组成；所述铡刀导轨28通过第三螺钉29固定在左法兰9上，铡刀7由铡刀紧固螺钉8固定在电动推杆26的伸缩轴上，铡刀7被约束在铡刀导轨28内，只能在铡刀导轨28内运行；“O”型密封圈10套在电动推杆26的伸缩轴上，并被第一螺钉11压紧，起到密封的作用；电动推杆26通过电动推杆固定螺钉13固定在电动推杆支架12上，电动推杆支架12通过第二螺钉27固定在左法兰9的上端面。

具体地，所述监视机构安装在右法兰20上；监视机构主要由第四密封垫19、帕姆板18、空心螺钉17、内窥镜探头16和内窥镜主机15组成；所述帕姆板18的下部设有第四密封垫19，上部通过空心螺钉17压紧，起到密封和透视作用；所述内窥镜探头16安装在空心螺钉17的内部，用于透过帕姆板18观察法兰内部情况；内窥镜探头16通过导线与内窥镜主机15连接，内窥镜主机15用于对观察的画面显示和存贮。

具体地，所述帕姆板18采用高强度、高透明性非金属材料制作。

具体地，所述岩心衬管3的长度为2m左右，其外侧标注有表示长度的刻度线。

实施例

一种用于天然气水合物带压转移系统的岩心切割装置，如图1和图2所示。它由外管总成、铡刀机构、监视机构、抓捕器2、岩心4和岩心衬管3等组成。

岩心切割装置为天然气水合物带压转移系统的一个关键部件，其右侧通过球阀与带压岩心管连接(球阀和岩心管在图1中未画出)。

按照图1把所有零件安装好，同时操纵电动推杆26，使铡刀7处于最上端的位置。维持系统压力，打开与岩心切割装置右侧相连的球阀，抓捕器2通过球阀后进入岩心管，抓取岩心衬管3，并把岩心衬管3及衬管内的岩心4一起缓慢拖入到岩心切割装置内腔，当岩心衬管3全部进入岩心切割装置内腔后，抓捕器2停止运动，关闭球阀。

随后，抓捕器2继续拖动岩心衬管3缓慢移动，此时，通过打开内窥镜观察铡刀7与岩心衬管3上刻度的相对位置，当铡刀7到达要切割的位置时，抓捕器2停止运动。此时，启动电动推杆26，电动推杆26的伸缩轴向下运动，带动铡刀7在铡刀导轨28内运行，切割岩心衬管3及其内部岩心4。在电动推杆26的伸缩轴上设有标记，当该标记与第一螺钉11的上端面平齐时，关闭电动推杆26，铡刀7停止运动。根据计算好的标记，此时铡刀7可完全切断岩心衬管3及其内部岩心4。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。