干冰升华孔底冷冻保压取样器及取样方法.pdf

本发明涉及一种干冰升华孔底冷冻保压取样器及取样方法。主要由悬挂差动机构、单动机构、控制机构、冷冻机构和保压机构构成。采用干冰为冷冻剂，酒精为助冷催化剂和载冷剂，利用低温酒精在孔底冷冻岩心；并通过关闭球阀进行岩样保压，从而抑制水合物岩心分解。取样时卸下上卡位管和钻头，卸下卡簧及卡簧座，将半合管连同岩心从岩心管内抽出，岩心样品用液氮储存罐或高压容器保存。钻进取心时外管和钻头回转，内管总成不回转，因而在较大程度上避免了因钻具回转产生的机械力对岩心的破坏，更有效地提高了岩心采取率、完整度和代表性，既能单纯冷冻取样，也能冷冻取样和保压岩心，与现有技术相比工艺简单，操作简便，极大地降低了成本。

1、  一种干冰升华孔底冷冻保压取样器，其特征在于，外接手(1)与上部钻杆螺纹连接，外接手(1)通过螺纹与外六方接手(6)连接，挡套(2)通过螺钉与外六方接手(6)螺纹连接，滑套(5)与外六方接手(6)间隙配合，挡套(2)限制滑套(5)不向外滑动，内六方接手(7)与外管(12)螺纹连接，外六方接手(6)与内六方接手(7)间通过六个棱面回转传动，钻杆将回转力传递给外六方接手(6)，通过六个棱面将回转力传递给内六方接手(7)，内六方接手(7)再将回转力传递给外管(12)，内六方接手(7)的六个棱面上径向方向均设有球套(9)，球套(9)外侧呈锥面，每个球套(9)中装有两个钢球(8)，球套(9)与外六方接手(6)紧密配合，滑套弹簧(10)上端由滑套(5)经挡套(2)支撑，滑套弹簧(10)下端由垫圈(11)坐在外六方接手(6)内孔的台阶上，内六方接手(7)和外六方接手(6)之间设有轴向中空距离200mm-210mm，限制内六方接手(6)向下移动的距离，内六方接手(7)连同外管(12)和钻头(68)推动球阀(56)向下运动至岩心管(47)的下端，使球阀(56)脱离开岩心管(47)的束缚，使球阀(56)翻转后密封岩心管(47)；
外六方接手(6)通过螺纹与轴(13)连接，轴(13)与接手(14)之间的单动是通过轴承来实现的，轴(13)回转，而接手(14)不回转，轴(13)通过垫圈(15)与接手(14)连接，接手(14)通过螺纹与活塞腔体(18)连接；活塞腔体(18)上端设置堵头(16)，堵头(16)通过螺纹与活塞腔体(18)连接，泄流弹簧(17)预压安装在泄流通道中，其上端由堵头(16)支撑，下端由钢球(19)支撑，活塞腔体(18)底端通过螺纹与接头(22)连接，活塞弹簧(21)预压安装在活塞腔体(18)中，其上端由活塞(20)支撑，下端由接头(22)支撑，控制杆(25)套装在活塞弹簧(21)的空腔中，确保活塞(20)在弹簧作用下始终处于上位，控制杆(25)的上端与活塞(20)通过螺母连接，下端与阀体(28)连接，活塞(20)与活塞腔体(18)滑动配合，活塞(20)带动控制杆(25)及阀体(28)移动，阀体(28)通过螺纹与控制杆(25)连接，活塞腔体(18)通过螺纹与酒精腔体(24)连接，酒精腔体活塞(23)的内外圈分别与酒精腔体(24)和控制杆(25)间用O型密封圈密封，洒精腔体(24)通过螺纹与酒精腔体连接件(27)连接，阀体(28)采用锥面和O型密封圈与酒精腔体连接件(27)密封，并通过螺母压紧，酒精腔体连接件(27)侧面设有螺塞(26)，装酒精时拧下螺塞(26)，酒精由此进入酒精腔体(24)，连接管(29)通过螺纹与酒精腔体连接件(27)连接，二者之间采用胶垫(30)压紧密封；
连接管(29)通过螺纹与干冰腔体上接手(31)连接，二者之间采用胶垫(30)压紧密封；干冰腔体上接手(31)与干冰腔体管(37)螺纹连接，单向排气阀(42)与干冰腔体上接手(31)通过螺纹连接，酒精注入管(36)与干冰腔体上接手(31)间紧密配合，干冰腔体管(37)与干冰腔体下接手(41)螺纹连接，保温上盖(33)与干冰腔体上接手(31)静接触，保温上盖(33)与干冰腔体管(37)间隙配合。干冰保温衬管(35)与保温上盖(33)静接触，保温套(34)与干冰腔体管(37)间隙配合，保温套(34)与干冰保温衬管(35)间为胶粘接，干冰保温层(38)在干冰保温衬管(35)、干冰腔体管(37)及保温套(34)之间的环状空腔内，干冰保温层(38)与干冰保温衬管(35)、干冰腔体管(37)及保温套(34)间均为静接触，保温下盖(39)与干冰保温衬管(35)和保温套(34)间为静接触。保温下盖(39)与干冰腔体管(37)间隙配合。保温上盖(33)、保温下盖(39)与干冰保温衬管(35)之间的圆柱形空间为干冰存储仓，套(40)与保温下盖(39)间为静接触，套(40)与干冰腔体管(37)间隙配合，套(40)与干冰腔体下接手(41)间为静接触，装干冰时，将干冰腔体下接手(41)卸下，从干冰腔体管(37)内取出套(40)和保温下盖(39)，将干冰装入干冰存储仓。干冰腔体管(37)与干冰腔体下接手(41)螺纹连接，干冰腔体下接手(41)与岩心管(47)和衬管(45)螺纹连接，底盖(63)通过螺纹与衬管(45)连接，底盖(63)与岩心管(47)之间O形圈密封，胶垫(61)和底部保温套(62)通过底盖(63)与衬管(45)和岩心管(47)压紧，保温衬管(57)与干冰腔体下接手(41)和胶垫(61)为静接触，保温衬管(57)与衬管(45)间隙配合，干冰腔体下接手(41)、岩心管(47)、保温衬管(46)和胶垫(50)间的环状空间为酒精注入至干冰存储仓形成的低温酒精的储存空间，排水阀体(55)通过螺纹与干冰腔体下接手(41)连接，上保压弹簧(64)预压安装，下端通过钢球(65)支撑，上端通过干冰腔体下接手(41)支撑，岩心管(47)通过螺纹与卡簧座(66)连接，卡簧座(66)与卡簧(67)锥面接触，半合管(59)与岩心管(47)间隙配合，半合管(58)上端与干冰腔体下接手(41)静接触，半合管(58)下端通过卡簧座(66)内台阶支撑；扩孔器(60)通过螺纹与外管(12)连接，上卡位管(53)通过螺纹与扩孔器(60)连接，上卡位管(53)的内突出部分与保压腔外壳(54)间的轴向距离为5-10mm，上卡位管(53)通过螺纹与下卡位管(63)连接，下卡位管(63)通过螺纹与钻头(68)连接，保压腔外壳(54)与底盖(52)间静接触，保压腔外壳(54)通过螺纹与球阀底盖(64)连接，球阀底盖(64)通过螺纹与防水罩(65)连接，密封环(55)压紧球阀(56)，密封环(55)坐在保压腔外壳(54)上紧密配合，保压腔球阀(56)通过螺纹与卡位销(57)连接，球阀轴(59)的一端通过平键(58)与球阀(56)连接，球阀轴(59)的另一端座在螺节螺母(61)内，扭簧(60)套在球阀轴(59)上，扭簧(60)一端与球阀(56)固定，另一端与调节螺母(61)固定，调节螺母(61)通过螺纹与保压腔外壳(54)连接，限位件(62)在保压腔外壳(54)和球阀(56)间的环状空间内，卡簧座(66)通过螺纹与岩心管(47)连接，卡簧(67)带有外锥面，卡簧座(66)带有内锥面，卡簧(67)通过锥面与卡簧座(66)配合连接，在上提取样器时，卡簧(67)抱紧岩心，并通过锥面位移拉断岩心，钻头(68)连接在下卡位管(63)上。

2、  按照权利要求1所述的干冰升华孔底冷冻保压取样器，其特征在于，滑套(5)下端的外表面设有环状槽，即能冷冻岩心还能保压岩心，滑套(5)的外表面无环状槽时，只能实现冷冻岩心而不能岩心保压。

3、  按照权利要求1所述的干冰升华孔底冷冻保压取样器，其特征在于，外六方接手(6)内的六个端面上均各设有至少一个径向过流通道。

4、  按照权利要求1所述的干冰升华孔底冷冻保压取样器，其特征在于，活塞腔体(18)内部设有三个径向过流通道。

5、  按照权利要求1所述的干冰升华孔底冷冻保压取样器，其特征在于，活塞腔体(18)内部设有三个径向泄流通道。

6、  按照权利要求1所述的干冰升华冷孔底冻保压取样器，其特征在于，干冰腔体上接手(31)上部设有三个轴向通孔，干冰腔体下接手(41)上部设有七个斜孔。

7、  按照权利要求1所述的干冰升华孔底冷冻保压取样器，其特征在于，采用三层保冷结构在井下保存干冰，即由内至外分别硬质聚氨酯干冰保温衬管(35)、泡沫聚氨酯干冰保温层(38)和保温漆。

8、  按照权利要求1所述的干冰升华孔底冷冻保压取样器，其特征在于，岩心管(47)采用肋片式换热器结构。

9、  按照权利要求1所述的干冰升华孔底冷冻保压取样方法，其特征在于，包括以下顺序和步骤：
a、当回次终了岩心充满岩心管，停泵，提动钻杆，使取样器提离孔底约一米距离；
b、在地表向钻杆内投入钢球(3)，钢球(3)落在滑套(5)上，开泵，钢球(3)推动滑套(5)下行，使其外侧环形凹槽到达钢球(8)位置，内六方接手(7)连同外管(12)和钻头(68)推动球阀(56)向下运动至岩心管(47)的下端，使球阀(56)脱离开岩心管(47)的束缚，球阀(56)翻转后密封岩心管(47)；
c、保压岩心：首先底部保压，既球阀(56)翻转后密封岩心管(47)，实现底部保压，然后上端保压，在上保压弹簧(42)预紧作用下，岩心管(47)内部压力控制在0.3MPa以下，钢球(43)紧压在排水阀体(44)上，使气体不溢出而实现上端保压；
d、冷冻岩心：滑套(5)下行至外六方接手(6)的六个径向通道时，冲洗液经此六个径向通道，经外六方接手(6)、轴(13)中孔到达活塞(20)，活塞(20)下行至活塞腔体(18)的三个径向通道，冲洗液经此三个径向通道，经活塞腔体(18)到达酒精腔体活塞(23)，活塞腔体(18)下行，将常温酒精从酒精腔体(24)压出后，经酒精腔体连接件(27)、阀体(28)、经干冰腔体上接手(31)上部的三个轴向通道进入酒精注入管(36)，再注入到保温上盖(33)、保温下盖(39)与干冰保温衬管(35)之间干冰存储仓中部，常温酒精催化干冰快速升华吸热，使常温酒精变为低温酒精，低温酒精经保温下盖的(39)的五个轴向通道，经套(40)和干冰腔体下接手(41)上的七个斜孔进入干冰腔体下接手(41)、岩心管(47)、胶垫(50)和保温衬管(46)之间形成的环状空腔内，从而通过低温酒精实现孔底冷冻岩心；
e、在孔底冷冻5-10分钟将取样器提出至地表；
f、在上卡位管(53)与扩孔器(49)的连接处将上卡位管(53)连同钻头(68)一同卸下，卸下卡簧座(66)和卡簧(67)；
g、将半合管(48)连同岩心样品一同从岩心管(47)内抽出；
h、将半合管(48)两端用胶塞密封，岩心样品连同半合管(48)用液氮储存罐或者高压容器保存。

10、  按照权利要求9所述的干冰升华孔底冷冻保压取样方法，其特征在于采用干冰为冷冻剂，酒精为助冷催化剂和载冷剂，通过孔底干冰升华吸热制冷酒精，并利用低温酒精在孔底冷冻岩心。

干冰升华孔底冷冻保压取样器及取样方法
技术领域：
本发明涉及一种钻探取样器具，尤其是用于海底或陆地永冻层保真的天然气水合物干冰升华孔底冷冻保压取样器具及取样方法。
背景技术：
随着高油价时代的来临，催生各种可替代能源已经成为当务之急。目前全球海底天然气水合物中甲烷的碳总量相当于当前已知煤、石油和天然气等化石燃料总资源量的两倍。因而，天然气水合物成为世界各国在能源战略平衡发展中必须加以考虑的重要后备能源。钻探取样是识别天然气水合物最直接的方法，也是验证其他方法调查成果的必要手段。因此，钻探取样对于开发天然气水合物具有十分重要的意义。
现有的天然气水合物取样器主要以保压取样器为主，其设计思路是当水合物岩心进入保压岩心室后，通过球阀关闭岩心管底部使岩心保持初始压力，并利用压力补偿装置控制压力，以维持岩心压力在提离孔底的整个过程中保持不变，提到地表后再进行冷冻保存。孔内岩心的保温方法主要是采用保温材料实现被动式保温方法。这种通过机械式保压来抑制水合物分解，这对于整个取心器的强度，特别是球阀的强度和密封性的要求就相当高。如果球阀的密封性稍有些下降，那么岩心就不能保持初始压力，导致取心失败。而且当取样器的设计压力达到一定程度后，如果想再要增加压力，那么取样器的材料和和密封性能将需要做很大的提高，而且这并不容易做到。
发明内容：
本发明的目的就是针对现有技术中的不足，提供一种用于海底或陆地永冻层保真的干冰升华孔底冷冻保压取样器；
本发明的另一目的是提供一种用于海底或陆地永冻层保真的干冰升华孔底冷冻保压取样方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
采用干冰为冷冻剂，酒精为助冷催化剂和载冷剂，利用低温酒精在孔底冷冻岩心；并通过关闭球阀进行岩样保压，从而抑制水合物岩心分解。
干冰升华孔底冷冻保压取样器包括五个主要机构，即悬挂差动机构、单动机构、控制机构、冷冻机构和保压机构。
干冰升华孔底冷冻保压取样器包括：外接手1与上部钻杆螺纹连接，外接手1通过螺纹与外六方接手6连接，挡套2通过螺钉与外六方接手6螺纹连接，滑套5与外六方接手6间隙配合，挡套2限制滑套5不向外滑动，内六方接手7与外管12螺纹连接，外六方接手6与内六方接手7间通过六个棱面回转传动，钻杆将回转力传递给外六方接手6，通过六个棱面将回转力传递给内六方接手7，内六方接手7再将回转力传递给外管12，内六方接手7的六个棱面上径向方向均设有球套9，球套9外侧呈锥面，每个球套9中装有两个钢球8，球套9与外六方接手6紧密配合，滑套弹簧10上端由滑套5经挡套2支撑，滑套弹簧10下端由垫圈11坐在外六方接手6内孔的台阶上，内六方接手7和外六方接手6之间设有轴向中空距离200mm-210mm，限制内六方接手6向下移动的距离，内六方接手7连同外管12和钻头68推动球阀56向下运动至岩心管47的下端，使球阀56脱离开岩心管47的束缚，使球阀56翻转后密封岩心管47；
外六方接手6通过螺纹与轴13连接，轴13与接手14之间的单动是通过轴承来实现的，轴13回转，而接手14不回转，轴13通过垫圈15与接手14连接，接手14通过螺纹与活塞腔体18连接；活塞腔体18上端设置堵头16，堵头16通过螺纹与活塞腔体18连接，泄流弹簧17预压安装在泄流通道中，其上端由堵头16支撑，下端由钢球19支撑，活塞腔体18底端通过螺纹与接头22连接，活塞弹簧21预压安装在活塞腔体18中，其上端由活塞20支撑，下端由接头22支撑，控制杆25套装在活塞弹簧21的空腔中，确保活塞20在弹簧作用下始终处于上位，控制杆25的上端与活塞20通过螺母连接，下端与阀体28连接，活塞20与活塞腔体18滑动配合，活塞20带动控制杆25及阀体28移动，阀体28通过螺纹与控制杆25连接，活塞腔体18通过螺纹与酒精腔体24连接，酒精腔体活塞23的内外圈分别与酒精腔体24和控制杆25间用O型密封圈密封，洒精腔体24通过螺纹与酒精腔体连接件27连接，阀体28采用锥面和O型密封圈与酒精腔体连接件27密封，并通过螺母压紧，酒精腔体连接件27侧面设有螺塞26，装酒精时拧下螺塞26，酒精由此进入酒精腔体24，连接管29通过螺纹与酒精腔体连接件27连接，二者之间采用胶垫30压紧密封；
连接管29通过螺纹与干冰腔体上接手31连接，二者之间采用胶垫30压紧密封；干冰腔体上接手31与干冰腔体管37螺纹连接，单向排气阀42与干冰腔体上接手31通过螺纹连接，酒精注入管36与干冰腔体上接手31间紧密配合，干冰腔体管37与干冰腔体下接手41间螺纹连接。保温上盖33与干冰腔体上接手31静接触，保温上盖33与干冰腔体管37间隙配合。干冰保温衬管35与保温上盖33静接触，保温套34与干冰腔体管37间隙配合，保温套34与干冰保温衬管35间为胶粘接，干冰保温层38在干冰保温衬管35、干冰腔体管37及保温套34之间的环状空腔内，干冰保温层38与干冰保温衬管35、干冰腔体管37及保温套34间均为静接触。保温下盖39与干冰保温衬管35和保温套34间为静接触。保温下盖39与干冰腔体管37间隙配合。保温上盖33、保温下盖39与干冰保温衬管35之间的圆柱形空间为干冰存储仓。套40与保温下盖39间为静接触，套40与干冰腔体管37间隙配合，套40与干冰腔体下接手41间为静接触。装干冰时，将干冰腔体下接手41卸下，从干冰腔体管37内取出套40和保温下盖39，将干冰装入干冰存储仓。干冰腔体管37与干冰腔体下接手41螺纹连接。干冰腔体下接手41与岩心管47和衬管45螺纹连接，底盖63通过螺纹与衬管45连接，底盖63与岩心管47之间O形圈密封。胶垫61和底部保温套62通过底盖63与衬管45和岩心管47压紧，保温衬管57与干冰腔体下接手41和胶垫61为静接触，保温衬管57与衬管45间隙配合。干冰腔体下接手41、岩心管47、保温衬管46和胶垫50间的环状空间为酒精注入至干冰存储仓形成的低温酒精的储存空间。排水阀体55通过螺纹与干冰腔体下接手41连接，上保压弹簧64预压安装，下端通过钢球65支撑，上端通过干冰腔体下接手41支撑，岩心管47通过螺纹与卡簧座66连接，卡簧座66与卡簧67锥面接触，半合管59与岩心管47间隙配合，半合管58上端与干冰腔体下接手41静接触，半合管58下端通过卡簧座66内台阶支撑；
扩孔器60通过螺纹与外管12连接，上卡位管53通过螺纹与扩孔器60连接，上卡位管53的内突出部分与保压腔外壳54间的轴向距离为5-10mm，上卡位管53通过螺纹与下卡位管63连接，下卡位管63通过螺纹与钻头68连接，保压腔外壳54与底盖52间静接触，保压腔外壳54通过螺纹与球阀底盖64连接，球阀底盖64通过螺纹与防水罩65连接，密封环55压紧球阀56，密封环55坐在保压腔外壳54上紧密配合，保压腔球阀56通过螺纹与卡位销57连接，球阀轴59的一端通过平键58与球阀56连接，球阀轴59的另一端座在螺节螺母61内，扭簧60套在球阀轴59上，扭簧60一端与球阀56固定，另一端与调节螺母61固定，调节螺母61通过螺纹与保压腔外壳54连接，限位件62在保压腔外壳54和球阀56间的环状空间内，卡簧座66通过螺纹与岩心管47连接，卡簧67带有外锥面，卡簧座66带有内锥面，卡簧67通过锥面与卡簧座66配合连接。在上提取样器时，卡簧67抱紧岩心，并通过锥面位移拉断岩心，钻头68连接在下卡位管63上。
干冰升华孔底冷冻保压取样方法，包括以下顺序和步骤：
a、当回次终了岩心充满岩心管，停泵，提动钻杆，使取样器提离孔底约一米距离；
b、在地表向钻杆内投入钢球3，钢球3落在滑套5上，开泵，钢球3推动滑套5下行，使其外侧环形凹槽到达钢球8位置，内六方接手7连同外管12和钻头68推动球阀56向下运动至岩心管47的下端，使球阀56脱离开岩心管47的束缚，球阀56翻转后密封岩心管47；
c、保压岩心：首先底部保压，既球阀56翻转后密封岩心管47，实现底部保压。然后上端保压，在上保压弹簧42预紧作用下，岩心管47内部压力控制在0.3MPa以下，钢球43紧压在排水阀体44上，使气体不溢出而实现上端保压；
d、冷冻岩心：滑套5下行至外六方接手6的六个径向通道时，冲洗液经此六个径向通道，经外六方接手6、轴13中孔到达活塞20，活塞20下行至活塞腔体18的三个径向通道，冲洗液经此三个径向通道，经活塞腔体18到达酒精腔体活塞23。活塞腔体18下行，将常温酒精从酒精腔体24压出后，经酒精腔体连接件27、阀体28、经干冰腔体上接手31上部的三个轴向通道进入酒精注入管36，再注入到保温上盖33、保温下盖39与干冰保温衬管35之间干冰存储仓中部。常温酒精催化干冰快速升华吸热，使常温酒精变为低温酒精。低温酒精经保温下盖的39的五个轴向通道，经套40和干冰腔体下接手41上的七个斜孔进入干冰腔体下接手41、岩心管47、胶垫50和保温衬管46之间形成的环状空腔内，从而通过低温酒精实现孔底冷冻岩心。
e、在孔底冷冻5-10分钟将取样器提出至地表；
f、在上卡位管53与扩孔器49的连接处将上卡位管53连同钻头68一同卸下，卸下卡簧座66和卡簧67；
g、将半合管48连同岩心样品一同从岩心管47内抽出；
h、将半合管48两端用胶塞密封，岩心样品连同半合管48用液氮储存罐或者高压容器保存。
本发明的目的还可以通过以下技术方案实现：
滑套5下端的外表面设有环状槽，即能冷冻岩心还能保压岩心，滑套5的外表面无环状槽时，只能实现冷冻岩心而不能岩心保压；外六方接手6内的六个端面上均各设有至少一个径向过流通道；活塞腔体18内部设有三个径向过流通道；活塞腔体18内部设有三个径向泄流通道；干冰腔体上接手31上部设有三个轴向通孔；干冰腔体下接手41上部设有七个斜孔；采用三层保冷结构在井下保存干冰，即由内至外分别硬质聚氨酯干冰保温衬管35、泡沫聚氨酯干冰保温层38和保温漆；岩心管47采用肋片式换热器结构。采用干冰为冷冻剂，酒精为助冷催化剂和载冷剂，通过孔底干冰升华吸热制冷酒精，并利用低温酒精在孔底冷冻岩心。
有益效果：本发明在钻进取心时外管和钻头回转，内管总成不回转，因而在较大程度上避免了因钻具回转产生的机械力对水合物岩心的破坏，更有效地提高了岩心采取率、完整度和代表性，并采用半合管式快速地表取样，可快速在地表获得岩心。取样器可实现单纯冷冻取样功能，也可同时实现冷冻取样和保压岩心功能，与现有技术相比工艺简单，操作简便，极大地降低了成本。
附图说明
图1为：干冰升华孔底冷冻保压取样器结构图；
图1a右端连接图1b左端，图1b的右端连接图1c左端，图1c右端连接图1d左端。
图2为：附图1中a图A-A截面俯视图
图3为：附图1中b图B-B截面俯视图
图4为：附图1中c图C-C截面俯视图
图5为：附图1中c图D-D截面俯视图
图6为：附图1中c图E-E截面俯视图
图7为：附图1中c图F-F截面俯视图
图8为：附图1中c图K-K截面俯视图
1外接手，2挡套，3钢球，4胶垫，5滑套，6外六方接手，7内六方接手，8钢球，9球套，10，滑套弹簧，11垫圈，12外管，13轴，14接手，15垫圈，16堵头，17泄流弹簧，18活塞腔体，19钢球，20活塞，21活塞弹簧，22接头，23酒精腔体活塞，24酒精腔体，25控制杆，26螺塞，27酒精腔体连接件，28阀体，29连接管，30-胶垫，31干冰腔体上接手，32单向排气阀，33保温上盖，34保温套，35干冰保温衬管，36酒精注入管，37干冰腔体管，38干冰保温层，39保温下盖，40套，41干冰腔体下接手，42上保压弹簧，43钢球，44排水阀体，45衬管，46保温衬管，47岩心管，48半合管，49扩孔器，50胶垫，51底部保温套，52底盖，53上卡位管，54保压腔外壳，55密封环，56球阀，57卡位销，58平键，59球阀轴，60扭簧，61调节螺母，62限位件，63下卡位管，64球阀底盖；65防水罩，66卡簧座，67卡簧，68钻头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例作进一步的详细说明：
附图1中a图右端连接b图左端，b的右端连接c图左端，c的右端连接d的左端构成天然气水合物孔底冷冻保压取样器整体结构图。
采用干冰为冷冻剂，酒精为助冷催化剂和载冷剂，利用低温酒精在孔底冷冻岩心；同时通过关闭球阀进行岩样保压，从而抑制水合物岩心分解。
干冰升华孔底冷冻保压取样器包括五个主要机构，即悬挂差动机构、单动机构、控制机构、冷冻机构和保压机构。
实施例1
悬挂差动机构：外接手1与上部钻杆螺纹连接，外接手1与外六方接手6螺纹连接，外六方接手6与内六方接手7之间通过内外六方传动，内六方接手7与外管12螺纹连接，挡套2通过螺钉与外六方接手6螺纹连接，挡套2限制滑套5不向外滑动。滑套5与外六方接手6滑动配合，垫圈11坐在外六方接手6内部孔的台阶上，滑套弹簧10预压安装，上下两端分别由垫圈11和滑套5支撑，钢球8装在球套9中，球套9外侧呈锥面，防止钢球8向外滑动，钢球8共有12件，分别安装球套9在外六方接手6的六个端面的径向孔中，球套9与外六方接手6紧密配合，内六方接手7和外六方接手6之间的中空部分轴向距离为205mm，因此内六方接手6向下移动的距离限制为205mm，此距离能保证内六方接手7连同外管12和钻头68推动保压机构球阀56向下运动至岩心管47的下端，使球阀56脱离开岩心管47的束缚，从而实现球阀56翻转后密封岩心管47。
当滑套5下端的外表面设有环状槽时，可实现冷冻岩心和保压岩心功能，当滑套5的外表面无环状槽时，只能实现单纯的冷冻岩心功能。给进力经钻杆传递给外接手1，经内六方接手7传递给外管12，最终传递至钻头68破碎岩石。回转力经钻杆传递至外接手1，外接手1传递回转扭矩至外六方接手6，经内外六方传递回转扭矩，将回转力传递至内六方接手7，回转扭矩经外管12传递至钻头68破碎岩石。通过钢球8实现内外六方轴向定位，从而实现内外六方接手之间的悬挂功能。内外六方接手之间在其六个端面方向上分别设置二个Φ12钢球8，钢球8共计12个。钢球8的一侧座在内六方接手7的环形锥槽内，另一端安装在球套9内。滑套5在滑套弹簧10的预紧力作用下，其下端的完整外圆表面始终与钢球8接触，因此钢球8不会向内侧移动，实现内限位。钢球的外侧伸出进入内六方接手7的环形锥槽内，因此会向外侧移动。钢球8内外两则均有限位，因此钢球8不会向两侧移动，从而实现内外六方接手之间的轴向悬挂功能。由于外侧钢球进入内六方接手7的环形切槽内5mm，实现内外六方的轴向限位，这样就保证内外六方之间无轴向相对运动，实现内六方的悬挂功能。当钻进一个回次，岩心充满岩心管后，从地表经钻杆内通道向取样器内投入钢球3，由于堵塞冲洗液正常循环通道，在冲洗液压力的作用下，滑套5向下移动24mm，使滑套5下端的环状切槽全部到达钢球8处，在内六方接手7以及外管12的重力作用下，还由于内六方接手7的环形锥面与钢球8接触，从而推动钢球8向内侧移动，这样钢球8的内限位消失。内外六方之间没有轴向限位，在外管12重力的作用下，内六方接手7向下移动，移动距离限制在205mm，在距离可保证岩心管47底部相对位移至距保压机构球阀56球面30mm，确保球阀56在扭力作用下无障碍关闭。若滑套5的外表面全部采用光滑圆面结构，那么滑套5在冲洗液压力向下移动的过程中，其外表面始终限制钢球8的移动，钢球8始终存在内限位，这样内外六方接手之间就无差动功能，从而不能实现取样器的保压功能。而只能实现取样器的冷冻功能。滑套5向下移动35mm后，外六方接手6的6个径向导流孔露出，冲洗液经此通道进入，进而实现后续的酒精注入功能及冷冻功能。
单动机构：外六方接手6与轴13之间螺纹连接，轴13与接手14之间通过轴承支撑。接手14与活塞腔体18之间螺纹连接。外六方接手6带动轴13回转，在推力球轴承的作用下，实现内外管总成分动功能，即单动功能。在钻进取样回转时，外接手1、外六方接手6、轴13回转，接手14不回转。而接手14与下部内管总成连接，从而实现内管总成不回转。
控制机构：控制杆25的上端与控制活塞20通过圆螺母固定，接头22依靠螺纹连接于活塞腔体18底端。控制活塞弹簧21属压缩弹簧，预压安装在活塞腔体18中，其上下两端由活塞20和接头22支撑，确保活塞20在弹簧弹力的作用下始终处于上位。活塞20与活塞腔体18滑动配合。
酒精腔体24与活塞腔体18螺纹连接，酒精腔体活塞23的内外圈分别与酒精腔体24和控制杆25间用O型密封圈接触密封。洒精腔体24与酒精腔体连接件27螺纹连接。阀体28通过螺纹与控制杆25连接，阀体28采用锥面和O型密封圈与酒精腔体连接件27密封，通过螺母压紧，防止酒精溢出。酒精腔体连接件27侧面设置螺塞26，安装酒精时拧下螺塞26，酒精经此孔进入至酒精腔体24内。控制杆25上端与活塞20连接，经接头22中孔，穿过酒精腔体活塞23中间孔，酒精腔体连接件27中间孔，最终其下端与阀体28连接。通过活塞20的移动带动控制杆25以及阀体28移动。连接管30与酒精腔体连接件27螺纹连接，二者之间采用胶垫30压紧密封。活塞腔体18上端设置堵头16，堵头16与活塞腔体18螺纹连接，泄流弹簧17预压分别安装三个泄流孔中，其上下两端分别由堵头16和钢球19支撑。酒精预先储存在酒精腔体活塞23与阀体28之间的酒精腔体24中。冲洗液经单动机构流入控制机构后，推动活塞20下行，并带动控制杆25下行，当他们下行15mm时，阀体28打开，阀体28脱离酒精腔体连接件27，酒精依靠自重流出。由于井底液柱压力，酒精无法全部依靠自重进入干冰层，必须采用压入方式使酒精压入干冰层。因此，设计酒精腔体活塞23，当活塞20继续下行25mm时，即下行距离达到40mm时，活塞腔体18的三个径向导流孔打开，冲洗液经此流至酒精腔体活塞23，由于酒精腔体活塞23的内外圈分别用O型密封圈与支撑面接触密封，酒精腔体活塞23在冲洗液压力作用下在酒精腔体24内向下滑动压出酒精，注入至干冰层，确保酒精不会因活塞向下移动而向上溢出。当酒精全部从酒精腔体24中压出时，酒精腔体活塞23下行至酒精腔体连接件27，冲洗液充满活塞腔体18与酒精腔体连接件27之间的腔体。此时，冲洗液的压力继续增大，当增大至2MPa时，冲洗液经三个泄流孔流至钢球19，泄流弹簧17被打开，冲洗液经活塞腔体18外侧的三个出水口流出，达到卸压目的。此时地表水泵压力会从较大压力值恢复至正常压力值，表明酒精已经全部压出。即在地表通过观察水泵压力即可知道酒精是否全部注入至干冰层。
冷冻机构：连接管29通过螺纹与干冰腔体上接手31连接，二者之间采用胶垫30压紧密封；干冰腔体上接手31与干冰腔体管37螺纹连接，单向排气阀42与干冰腔体上接手31通过螺纹连接，酒精注入管36与干冰腔体上接手31间紧密配合，干冰腔体管37与干冰腔体下接手41间螺纹连接。保温上盖33与干冰腔体上接手31静接触，保温上盖33与干冰腔体管37间隙配合。干冰保温衬管35与保温上盖33静接触，保温套34与干冰腔体管37间隙配合，保温套34与干冰保温衬管35间为胶粘接，干冰保温层38在干冰保温衬管35、干冰腔体管37及保温套34之间的环状空腔内，干冰保温层38与干冰保温衬管35、干冰腔体管37及保温套34间均为静接触。保温下盖39与干冰保温衬管35和保温套34间为静接触。保温下盖39与干冰腔体管37间隙配合。保温上盖33、保温下盖39与干冰保温衬管35之间的圆柱形空间为干冰存储仓。套40与保温下盖39间为静接触，套40与干冰腔体管37间隙配合，套40与干冰腔体下接手41间为静接触。装干冰时，将干冰腔体下接手41卸下，从干冰腔体管37内取出套40和保温下盖39，将干冰装入干冰存储仓。干冰腔体管37与干冰腔体下接手41螺纹连接。干冰腔体下接手41与岩心管47和衬管45螺纹连接，底盖63通过螺纹与衬管45连接，底盖63与岩心管47之间O形圈密封。胶垫61和底部保温套62通过底盖63与衬管45和岩心管47压紧，保温衬管57与干冰腔体下接手41和胶垫61为静接触，保温衬管57与衬管45间隙配合。干冰腔体下接手41、岩心管47、保温衬管46和胶垫50间的环状空间为酒精注入至干冰存储仓形成的低温酒精的储存空间。排水阀体55通过螺纹与干冰腔体下接手41连接，上保压弹簧64预压安装，下端通过钢球65支撑，上端通过干冰腔体下接手41支撑，岩心管47通过螺纹与卡簧座66连接，卡簧座66与卡簧67锥面接触，半合管59与岩心管47间隙配合，半合管58上端与干冰腔体下接手41静接触，半合管58下端通过卡簧座66内台阶支撑；
为提高干冰在井下的保存时间，采用三层保冷结构在井下保冷干冰。在干冰存储仓外围有三层保冷结构，由内至外分别是：硬质聚氨酯干冰保温衬管35、泡沫聚氨酯干冰保温层38和保温漆。同时，在干冰存储仓的上下两端分别设有材料为硬质聚氨酯的保温上盖33和保温下盖39，以进一步提高干冰在井下的保存时间。
为增强岩心管47的导热性，其材料采用黄铜材料。其表面有拉槽，即采用肋片式换热器结构。
为实现在地表快速获取岩心，设置半合管48。在取样器提取地表后，不必卸下沉重的外管12，而只需在上卡位管53和扩孔器49连接处卸下上卡位管，并连同保压机构和钻头68一并卸下，卸下卡簧座66和卡簧67，即可将半合管48连同岩心样品一并从岩心管47内快速抽出，从而减少水合物岩心的地表处理停留时间，进一步提高岩心保真程度。
保压机构：扩孔器49与外管12之间螺纹连接，上卡位管53与扩孔器49间螺纹连接，上卡位管53的内突出部分与保压腔外壳54间的轴向距离为5mm。上卡位管53与下卡位管63螺纹连接，下卡位管63与钻头68螺纹连接。保压腔外壳54与干冰衬管底盖41无连接。保压腔外壳54与球阀底盖64螺纹连接，球阀底盖64与防水罩65螺纹连接，密封环55压紧球阀56，密封环55坐在保压腔外壳54上紧密配合，保压腔球阀56与卡位销57螺纹连接。球阀56与球阀轴59通过平键58连接。球阀轴59的另一端座在调节螺母61内。扭簧60套在球阀轴59上，扭簧60一端与球阀56固定，另一端与调节螺母61连接。调节螺母61与保压腔外壳54螺纹连接。限位件62装在保压腔外壳54与球阀56间的环状空间内。卡簧座55通过螺纹与岩心管47连接，卡簧56带有外锥面，卡簧座55带有内锥面，卡簧56通过锥面与卡簧座55锥面配合。在上提取样器时，卡簧56抱紧岩心，并通过锥面位移拉断岩心。钻头68连接在下卡位管63上。
在地表调节保压机构球阀的过程：即先将保压机构的底盖64卸下，然后用手转动球阀56，使球阀的开口正好对准岩心管47，使球阀56在扭簧60的作用下产生预紧力，然后将球阀56连同保压机构整体套进岩心管47，也就是将球阀56中通孔穿入岩心管47。然后安装限位件62和球阀底盖64，限位件62是两个半圆片，附在保压腔外壁上，其作用是限制球阀56翻转角度为90度。当球阀56脱离开岩心管47的束缚后，球阀56在扭簧力的作用下发生翻转，也就是破劲的过程。如果不限位，那么球阀56在完全破劲后就不能正好使球阀56的非孔面密封住岩心管47的底部。因此，在球阀56上安有卡位销57，当球阀翻转90度后，卡位销57的突出部分正好卡在限位件62上，从而球阀56不能继续翻转，而只能翻转90度，使球阀56的非孔面密封住岩心管47的底部，从而实现底部保压。
取心钻进：钻进取心前需要向取样器内装入酒精、装入干冰、调节保压机构和调节悬挂差动机构。
装入酒精：安装酒精腔体24，把酒精腔体活塞23安装在酒精腔体24内靠近接头22的上端，然后把酒精腔体24通过螺纹安装在活塞腔体18上，然后安装阀体28及阀体28的相关紧固件。将酒精腔体连接件27上的螺塞26卸下，用酒精泵将酒精注入至酒精腔体24内。酒精充满后，安装螺塞26。
装入干冰，通过液态二氧化碳瓶制备干冰。将干冰腔体下接手41卸下，从干冰腔体管37内取出套40和保温下盖39，将干冰装入保温上盖33、保温下盖39与干冰保温衬管35之间的圆柱形干冰存储仓。装填完毕后，把套40和保温下盖39装回干冰腔体管37，然后将干冰腔体管37连接到干冰腔体下接手41。
调节保压机构：将球阀底盖64卸下，并连同防水罩65一并卸下。然后转动球阀56，使球阀56在扭簧60的作用下产生预紧力，然后将球阀56中通孔穿入岩心管47。并将保压机构上移至底盖52位置。之后安装限位件62、球阀底盖64和防水罩65。
调节悬挂差动机构：在每次钻进取心结束将取样器提到地表后，需要调节悬挂差动机构到正常钻进取心状态。首先，向下推动滑套5，使滑套5的环形凹槽到达钢球8位置。然后，将钢球8向内侧推，使钢球8的外表面与外方六接手6的外表面相平。之后，将内六方接手7向上推动至胶垫4位置。最后，松开滑套5，在滑套弹簧10的作用下，滑套5将钢球8向外侧推动至内六方接手7的内环形切槽内。内外六方的轴向位置得到固定，两者之间不会发生轴向相对运动。完成调节悬挂差动机构。
悬挂差动机构通过内外六方的传动带动外管12回转钻进取心，而整个内管总成和岩心管47不回转，岩心进入半合管48。给进力经钻杆传递给外接手1，然后传递给内六方接手7，经外管12传递给钻头68破碎孔底岩石。外管12和钻头68承受轴向压力，内管总成不承受轴向压力。冲洗液经外接手1、滑套5和外六方接手6的三个侧向通水孔进入内、外管总成环状间隙，经钻头68流入孔底，并携带岩屑经井壁环状间隙流到地表。
当岩心充满半合管48后，先将取样器提离孔底1m左右距离，卡簧67卡断岩心。然后在地面向钻杆内投入钢球3，开泵。钢球3落在滑套5上，改变冲洗液正常的循环通道，在冲洗液压力的作用下，滑套5向下移动，钢球8进入滑套5的内部切槽中。通过内六方接手7的重力使钢球8向内移动，使内外六方脱开。内六方接手7在外管12的重力作用下向下移动。同时，带动上卡位管53推动保压机构中的保压腔外壳54向下移动205mm，使岩心管47下端到底球阀56球面上端30mm。由于岩心管47已经全部脱离球阀56，这时扭簧扭力释放，扭力带动球阀56翻转，由于限位件62的限位作用，球阀翻转角度为90度，刚好密封住岩心管底部，达到保压密封的作用。
底部保压：开泵，由于钢球3堵塞了冲洗液的正常循环方向，在冲洗液压力的作用下，钢球3推动滑套5下移，滑套5下移24mm，使其外侧环形凹槽到达钢球8位置(钢球8的作用是限制内外六方轴向位移，即实现内外六方轴向定位)。此时，内六方接手7和外管12的重力将钢球8向内推动。当钢球8推动到位后，钢球8到达滑套5环形凹槽根部时，内外六方无轴向限位，实现内六方接手7在外管12重力的作用相对于外六方接手6向下轴向移动205mm。在向下移动的过程中，通过上卡位管53推动保压机构下行，即推动保压机构中的球阀56向下轴向运动，岩心管47从球阀56的孔内抽出；也就是说岩心管47相对上行至球阀56的上部，球阀56脱离岩心管47的束缚。这时球阀在扭簧60预紧扭力的作用力发生翻转。由于限位件62的限位作用，球阀56只能翻转90度，使球阀56的完整圆面封闭岩心管47的底部，达到密封岩心的作用，实现岩心底部保压。
上端保压：在上保压弹簧42预紧作用下，岩心管内部压力需要达到0.3MPa才能推动钢球43上行，天然气水合物在-20℃时的临界分解压力为0.3MPa，因此必须控制岩心管47内部压力在0.3MPa以下，钢球43紧压在排水阀体44上，使天然气水合物分解出气体不溢出而实现上端保压；
冷冻岩心：滑套5在冲洗液压力的作用下继续下行至35mm后，外六方接手6内部的六个径向导流孔露出，冲洗液经此径向导流孔进入轴13中孔，并到达活塞20。冲洗液进而推动活塞20下行40mm，活塞腔体18内部的三个径向导流孔露出，冲洗液经此三个径向导流孔进入至酒精腔体24内部的酒精腔体活塞23。同时，活塞20下行的同时带动控制杆25下行，控制杆带动阀体28下行，即阀体28被打开。酒精从酒精腔体24内流出。在冲洗液到达酒精腔体活塞23后，在其压力的继续作用下推动酒精腔体活塞23下行，将常温酒精从酒精腔体24内压出，常温酒精经酒精腔体连接件27、阀体28、经干冰腔体上接手31上部的三个轴向通道进入酒精注入管36，再注入到保温上盖33、保温下盖39与干冰保温衬管35之间干冰存储仓中部。常温酒精催化干冰快速升华吸热，使常温酒精变为低温酒精。低温酒精经保温下盖的39的五个轴向通道，经套40和干冰腔体下接手41上的七个斜孔进入干冰腔体下接手41、岩心管47、胶垫50和保温衬管46之间形成的空腔内，包围岩心管47，从而通过低温酒精实现孔底冷冻岩心。岩心管47内的水可经排水阀体44流入内管外环状间隙，干冰升华产生的气体经单向排气阀32排出至内外管环状间隙。
酒精在冲洗液压力作用下全部压入至干冰层后，酒精腔体24内部的压力继续增大，当压力达到2.0MPa时，冲洗液经活塞腔体18的泄流孔到达钢球19，进而推动钢球19上移，冲洗液经活塞腔体18的三个泄流通道流至内外管环状间隙，实现冲洗的正常循环。这时，地表水泵的压力稳定至2.0MPa。表明酒精已经全部注入至干冰层，说明冷冻岩心过程基本结束，此时可以提钻。
地表快速获取岩心：在孔底冷冻5-10min后，将取样器提出至地表，在上卡位管53与扩孔器49连接处，将上卡位管53连同保压机构和钻头68一同卸下。卸下卡簧座66和卡簧67，将半合管48连同岩心样品一同从岩心管47内抽出，将半合管48两端用胶塞密封，并连同岩心样品一并用液氮储存罐或者高压容器保存。
在每次钻进取心结束后将取样器提到地表，拧卸下外管12，并连同保压机构和钻头68一并卸下，然后拧卸下连接管29，并连同冷冻机构一并卸下。进而拆除阀体28，卸下酒精腔体24，并将酒精腔体活塞23卸下，最后将酒精腔体24内的冲洗液清洗干净。还需在干冰腔体管37与干冰腔体下接手41处卸开，将酒精从干冰存储仓和岩心管47外环状空间内倒出。
实施例2
悬挂差动机构：外接手1与上部钻杆螺纹连接，外接手1与外六方接手6螺纹连接，外六方接手6与内六方接手7之间通过内外六方传动，内六方接手7与外管12螺纹连接，挡套2通过螺钉与外六方接手6螺纹连接，挡套2限制滑套5不向外滑动。滑套5与外六方接手6滑动配合，垫圈11坐在外六方接手6内部孔的台阶上，滑套弹簧10预压安装，上下两端分别由垫圈11和滑套5支撑，钢球8装在球套9中，球套9外侧呈锥面，防止钢球8向外滑动，钢球8共有12件，分别安装球套9在外六方接手6的六个端面的径向孔中，球套9与外六方接手6紧密配合，内六方接手7和外六方接手6之间的中空部分轴向距离为210mm，因此内六方接手6向下移动的距离限制为210mm，此距离能保证内六方接手7连同外管12和钻头68推动保压机构球阀56向下运动至岩心管47的下端，使球阀56脱离开岩心管47的束缚，从而实现球阀56翻转后密封岩心管47。
当滑套5下端的外表面设有环状槽时，可实现冷冻岩心和保压岩心功能，当滑套5的外表面无环状槽时，只能实现单纯的冷冻岩心功能。给进力经钻杆传递给外接手1，经内六方接手7传递给外管12，最终传递至钻头68破碎岩石。回转力经钻杆传递至外接手1，外接手1传递回转扭矩至外六方接手6，经内外六方传递回转扭矩，将回转力传递至内六方接手7，回转扭矩经外管12传递至钻头68破碎岩石。通过钢球8实现内外六方轴向定位，从而实现内外六方接手之间的悬挂功能。内外六方接手之间在其六个端面方向上分别设置二个Φ12钢球8，钢球8共计12个。钢球8的一侧座在内六方接手7的环形锥槽内，另一端安装在球套9内。滑套5在滑套弹簧10的预紧力作用下，其下端的完整外圆表面始终与钢球8接触，因此钢球8不会向内侧移动，实现内限位。钢球的外侧伸出进入内六方接手7的环形锥槽内，因此会向外侧移动。钢球8内外两则均有限位，因此钢球8不会向两侧移动，从而实现内外六方接手之间的轴向悬挂功能。由于外侧钢球进入内六方接手7的环形切槽内5mm，实现内外六方的轴向限位，这样就保证内外六方之间无轴向相对运动，实现内六方的悬挂功能。当钻进一个回次，岩心充满岩心管后，从地表经钻杆内通道向取样器内投入钢球3，由于堵塞冲洗液正常循环通道，在冲洗液压力的作用下，滑套5向下移动24mm，使滑套5下端的环状切槽全部到达钢球8处，在内六方接手7以及外管12的重力作用下，还由于内六方接手7的环形锥面与钢球8接触，从而推动钢球8向内侧移动，这样钢球8的内限位消失。内外六方之间没有轴向限位，在外管12重力的作用下，内六方接手7向下移动，移动距离限制在210mm，在距离可保证岩心管47底部相对位移至距保压机构球阀56球面30mm，确保球阀56在扭力作用下无障碍关闭。若滑套5的外表面全部采用光滑圆面结构，那么滑套5在冲洗液压力向下移动的过程中，其外表面始终限制钢球8的移动，钢球8始终存在内限位，这样内外六方接手之间就无差动功能，从而不能实现取样器的保压功能。而只能实现取样器的冷冻功能。滑套5向下移动35mm后，外六方接手6的6个径向导流孔露出，冲洗液经此通道进入，进而实现后续的酒精注入功能及冷冻功能。
单动机构：外六方接手6与轴13之间螺纹连接，轴13与接手14之间通过轴承支撑。接手14与活塞腔体18之间螺纹连接。外六方接手6带动轴13回转，在推力球轴承的作用下，实现内外管总成分动功能，即单动功能。在钻进取样回转时，外接手1、外六方接手6、轴13回转，接手14不回转。而接手14与下部内管总成连接，从而实现内管总成不回转。
控制机构：控制杆25的上端与控制活塞20通过圆螺母固定，接头22依靠螺纹连接于活塞腔体18底端。控制活塞弹簧21属压缩弹簧，预压安装在活塞腔体18中，其上下两端由活塞20和接头22支撑，确保活塞20在弹簧弹力的作用下始终处于上位。活塞20与活塞腔体18滑动配合。
酒精腔体24与活塞腔体18螺纹连接，酒精腔体活塞23的内外圈分别与酒精腔体24和控制杆25间用O型密封圈接触密封。洒精腔体24与酒精腔体连接件27螺纹连接。阀体28通过螺纹与控制杆25连接，阀体28采用锥面和O型密封圈与酒精腔体连接件27密封，通过螺母压紧，防止酒精溢出。酒精腔体连接件27侧面设置螺塞26，安装酒精时拧下螺塞26，酒精经此孔进入至酒精腔体24内。控制杆25上端与活塞20连接，经接头22中孔，穿过酒精腔体活塞23中间孔，酒精腔体连接件27中间孔，最终其下端与阀体28连接。通过活塞20的移动带动控制杆25以及阀体28移动。连接管30与酒精腔体连接件27螺纹连接，二者之间采用胶垫30压紧密封。活塞腔体18上端设置堵头16，堵头16与活塞腔体18螺纹连接，泄流弹簧17预压分别安装三个泄流孔中，其上下两端分别由堵头16和钢球19支撑。酒精预先储存在酒精腔体活塞23与阀体28之间的酒精腔体24中。冲洗液经单动机构流入控制机构后，推动活塞20下行，并带动控制杆25下行，当他们下行15mm时，阀体28打开，阀体28脱离酒精腔体连接件27，酒精依靠自重流出。由于井底液柱压力，酒精无法全部依靠自重进入干冰层，必须采用压入方式使酒精压入干冰层。因此，设计酒精腔体活塞23，当活塞20继续下行25mm时，即下行距离达到40mm时，活塞腔体18的三个径向导流孔打开，冲洗液经此流至酒精腔体活塞23，由于酒精腔体活塞23的内外圈分别用O型密封圈与支撑面接触密封，酒精腔体活塞23在冲洗液压力作用下在酒精腔体24内向下滑动压出酒精，注入至干冰层，确保酒精不会因活塞向下移动而向上溢出。当酒精全部从酒精腔体24中压出时，酒精腔体活塞23下行至酒精腔体连接件27，冲洗液充满活塞腔体18与酒精腔体连接件27之间的腔体。此时，冲洗液的压力继续增大，当增大至2MPa时，冲洗液经三个泄流孔流至钢球19，泄流弹簧17被打开，冲洗液经活塞腔体18外侧的三个出水口流出，达到卸压目的。此时地表水泵压力会从较大压力值恢复至正常压力值，表明酒精已经全部压出。即在地表通过观察水泵压力即可知道酒精是否全部注入至干冰层。
冷冻机构：连接管29通过螺纹与干冰腔体上接手31连接，二者之间采用胶垫30压紧密封；干冰腔体上接手31与干冰腔体管37螺纹连接，单向排气阀42与干冰腔体上接手31通过螺纹连接，酒精注入管36与干冰腔体上接手31间紧密配合，干冰腔体管37与干冰腔体下接手41间螺纹连接。保温上盖33与干冰腔体上接手31静接触，保温上盖33与干冰腔体管37间隙配合。干冰保温衬管35与保温上盖33静接触，保温套34与干冰腔体管37间隙配合，保温套34与干冰保温衬管35间为胶粘接，干冰保温层38在干冰保温衬管35、干冰腔体管37及保温套34之间的环状空腔内，干冰保温层38与干冰保温衬管35、干冰腔体管37及保温套34间均为静接触。保温下盖39与干冰保温衬管35和保温套34间为静接触。保温下盖39与干冰腔体管37间隙配合。保温上盖33、保温下盖39与干冰保温衬管35之间的圆柱形空间为干冰存储仓。套40与保温下盖39间为静接触，套40与干冰腔体管37间隙配合，套40与干冰腔体下接手41间为静接触。装干冰时，将干冰腔体下接手41卸下，从干冰腔体管37内取出套40和保温下盖39，将干冰装入干冰存储仓。干冰腔体管37与干冰腔体下接手41螺纹连接。干冰腔体下接手41与岩心管47和衬管45螺纹连接，底盖63通过螺纹与衬管45连接，底盖63与岩心管47之间O形圈密封。胶垫61和底部保温套62通过底盖63与衬管45和岩心管47压紧，保温衬管57与干冰腔体下接手41和胶垫61为静接触，保温衬管57与衬管45间隙配合。干冰腔体下接手41、岩心管47、保温衬管46和胶垫50间的环状空间为酒精注入至干冰存储仓形成的低温酒精的储存空间。排水阀体55通过螺纹与干冰腔体下接手41连接，上保压弹簧64预压安装，下端通过钢球65支撑，上端通过干冰腔体下接手41支撑，岩心管47通过螺纹与卡簧座66连接，卡簧座66与卡簧67锥面接触，半合管59与岩心管47间隙配合，半合管58上端与干冰腔体下接手41静接触，半合管58下端通过卡簧座66内台阶支撑；
为提高干冰在井下的保存时间，采用三层保冷结构在井下保冷干冰。在干冰存储仓外围有三层保冷结构，由内至外分别是：硬质聚氨酯干冰保温衬管35、泡沫聚氨酯干冰保温层38和保温漆。同时，在干冰存储仓的上下两端分别设有材料为硬质聚氨酯的保温上盖33和保温下盖39，以进一步提高干冰在井下的保存时间。
为增强岩心管47的导热性，其材料采用黄铜材料。其表面有拉槽，即采用肋片式换热器结构。
为实现在地表快速获取岩心，设置半合管48。在取样器提取地表后，不必卸下沉重的外管12，而只需在上卡位管53和扩孔器49连接处卸下上卡位管，并连同保压机构和钻头68一并卸下，卸下卡簧座66和卡簧67，即可将半合管48连同岩心样品一并从岩心管47内快速抽出，从而减少水合物岩心的地表处理停留时间，进一步提高岩心保真程度。
保压机构：扩孔器49与外管12之间螺纹连接，上卡位管53与扩孔器49间螺纹连接，上卡位管53的内突出部分与保压腔外壳54间的轴向距离为10mm。上卡位管53与下卡位管63螺纹连接，下卡位管63与钻头68螺纹连接。保压腔外壳54与干冰衬管底盖41无连接。保压腔外壳54与球阀底盖64螺纹连接，球阀底盖64与防水罩65螺纹连接，密封环55压紧球阀56，密封环55坐在保压腔外壳54上紧密配合，保压腔球阀56与卡位销57螺纹连接。球阀56与球阀轴59通过平键58连接。球阀轴59的另一端座在调节螺母61内。扭簧60套在球阀轴59上，扭簧60一端与球阀56固定，另一端与调节螺母61连接。调节螺母61与保压腔外壳54螺纹连接。限位件62装在保压腔外壳54与球阀56间的环状空间内。卡簧座55通过螺纹与岩心管47连接，卡簧56带有外锥面，卡簧座55带有内锥面，卡簧56通过锥面与卡簧座55锥面配合。在上提取样器时，卡簧56抱紧岩心，并通过锥面位移拉断岩心。钻头68连接在下卡位管63上。
取心钻进同实施例1，只是孔底冷冻时间为10分钟，其他相同，不再累述。