CN105507837A - 一种取芯筒 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种取芯筒，包括外岩芯筒、取芯钻头和由上至下呈渐缩状的内岩芯筒，所述内岩芯筒设置在所述外岩芯筒的内部，且所述内岩芯筒与所述外岩芯筒能相对转动，所述取芯钻头连接于所述外岩芯筒的下端，且所述取芯钻头、所述内岩芯筒与所述外岩芯筒同轴设置。本发明通过将内岩芯筒设为由下至上呈渐扩状(即由上至下呈渐缩状)，能由下至上逐渐增大岩芯与内岩芯筒内壁之间的空隙，能有效的避免岩芯与内岩芯筒的内壁接触，为岩芯的树芯提供充足的空间，并减小岩芯取出时的阻力，降低树芯、取芯难度，提高岩芯收获率。

Description

一种取芯筒

技术领域

本发明涉及一种石油钻井取样工具，尤其涉及一种取芯筒。

背景技术

地质钻井过程中，取芯是为了解地层地质情况，对所钻地层进行岩石取样的过程；取芯筒主要用于石油﹑地质勘探钻井中获取岩样，在油气、地质勘探中起举足轻重的作用。

目前常规的取芯筒大多包括呈中空的圆柱状的内筒和外筒，内筒的作用是存储及保护岩芯。取芯时岩芯顺利进入内筒，防止泥浆冲刷岩芯；为了有效保护岩芯，一般内筒是悬挂在外筒的内部，取芯钻进时内筒不转，取芯完成后将取芯筒从井中提出即可将岩芯从内筒中取出。

但是，这一传统的具有圆柱状内筒的取芯筒在树芯和取芯过程中有着诸多不便，由于内筒上下直径一致，容易在取芯过程中出现树芯困难及最后取芯困难的情况，导致岩芯收获率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种在取芯过程中容易树芯取芯、能得到较高的岩芯收获率的取芯筒。

为达到上述目的，本发明提供了一种取芯筒，其中，所述取芯筒包括外岩芯筒、取芯钻头和由上至下呈渐缩状的内岩芯筒，所述内岩芯筒设置在所述外岩芯筒的内部，且所述内岩芯筒与所述外岩芯筒能相对转动，所述取芯钻头连接于所述外岩芯筒的下端，且所述取芯钻头、所述内岩芯筒与所述外岩芯筒同轴设置。

如上所述的取芯筒，其中，所述内岩芯筒的上端通过转动轴承与所述外岩芯筒转动连接。

如上所述的取芯筒，其中，所述取芯筒还包括悬挂机构，所述悬挂机构为内部中空的管状结构，所述悬挂机构的上端与所述外岩芯筒的内壁固定连接，所述悬挂机构的下端与所述转动轴承连接，且所述悬挂机构的内部与所述内岩芯筒的内部连通。

如上所述的取芯筒，其中，所述内岩芯筒的外壁上套设有第一扶正器，且所述第一扶正器位于所述内岩芯筒的外壁和所述外岩芯筒的内壁之间，所述外岩芯筒的外壁上套设有第二扶正器。

如上所述的取芯筒，其中，所述内岩芯筒内装设有能供流体由下至上通过的单向阀。

如上所述的取芯筒，其中，所述内岩芯筒的下端设有岩芯爪，所述岩芯爪位于所述外岩芯筒的内部且位于所述取芯钻头的上方。

如上所述的取芯筒，其中，所述内岩芯筒为具有光滑内壁的无缝钢管。

如上所述的取芯筒，其中，所述悬挂机构的下端连接有能阻止所述内岩芯筒向上运动的止挡结构。

如上所述的取芯筒，其中，所述内岩芯筒呈由上至下直径渐缩的圆锥状。

如上所述的取芯筒，其中，所述外岩芯筒呈圆柱状。

与现有技术相比，本发明的优点是：

本发明通过将内岩芯筒设为由下至上呈渐扩状(即由上至下呈渐缩状)，能由下至上逐渐增大岩芯与内岩芯筒内壁之间的空隙，能有效的避免岩芯与内岩芯筒的内壁接触，为岩芯的树芯提供充足的空间，并减小岩芯取出时的阻力，降低树芯、取芯难度，提高岩芯收获率。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明提供的取芯筒的结构示意图；

图2是本发明提供的取芯筒的另一结构示意图。

附图标号说明：

1外岩芯筒

11第二扶正器

2内岩芯筒

21第一扶正器

3取芯钻头

4转动轴承

5单向阀

6岩芯爪

7悬挂机构

具体实施方式

为了对本发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明提供了一种取芯筒，其中，取芯筒包括外岩芯筒1、取芯钻头3和由上至下呈渐缩状的内岩芯筒2，内岩芯筒2设置在外岩芯筒1的内部，且内岩芯筒2与外岩芯筒1能相对转动，取芯钻头3连接于外岩芯筒1的下端，且取芯钻头3、内岩芯筒2与外岩芯筒1同轴设置。在取芯过程中，外岩芯筒1的主要作用是传递和承受钻压，外岩芯筒1与取芯钻头3连接并带动取芯钻头3转动向地层中钻进，取芯钻头3的中央形成岩芯，随着钻进的深度加深，本发明逐渐下降，岩芯的长度逐渐增加并伸入至内岩芯筒2中，由于内岩芯筒2和外岩芯筒1之间能相对转动，外岩芯筒1在转动钻进的过程中内岩芯筒2可以保持不转的状态，不会与岩芯之间产生摩擦及碰撞，同时还能将转动的外岩芯筒1与岩芯隔开，避免外岩芯筒1在转动时与岩芯之间产生磨损及碰撞而导致岩芯磨损或断裂的情况发生，即内岩芯筒2能容纳岩芯并对岩芯进行保护，有效保证岩芯的完整性，提高取芯收获率。

同时，将内岩芯筒2设置为由上至下呈渐缩状，也就是内岩芯筒2由下至上呈渐扩状，越往上岩芯与内岩芯筒2的内壁之间的间隙越大，如此即使在钻进过程中本发明略有倾斜而导致进入内岩芯筒2内的岩芯在竖直方向上略有弯曲之处而并不完全呈竖直状时，也能有较大的缓冲空间，避免岩芯与内岩芯筒2的内壁之间产生碰撞而断裂，另外在最后将岩芯从内岩芯筒2中取出时也能为工作人员提供足够大的操作空间，避免人为因素造成岩芯损坏；另外，将取芯钻头3和内岩芯筒2设置为同轴能使岩芯易于进入内岩芯筒2，同时将内岩芯筒2与外岩芯筒1设置为同轴能有效避免外岩芯筒1在转动过程中对内岩芯筒2造成磨损或带动内岩芯筒2一同转动。

本发明能做到降低树芯、取芯难度，提高收获率，是因为由下至上渐扩的内岩芯筒2的设计比传统圆柱状内筒空间上的优势，由于上宽下窄的设计，使其不会因传统圆柱状内筒中岩芯与内筒筒壁之间一直存在的紧密接触导致树芯、取芯过程困难，取芯收获率下降。

进一步地，如图1所示，本发明提供了一种取芯筒，其中，内岩芯筒2的上端通过转动轴承4与外岩芯筒1转动连接。通过设置转动轴承4能有效的实现内岩芯筒2与外岩芯筒1之间的转动连接，或者还可以采用其他结构，例如滑轨，来实现内岩芯筒2和外岩芯筒1之间的转动连接，以保证内岩芯筒2可以不随外岩芯筒1转动，本发明并不以此为限。

更进一步地，如图1及图2所示，本发明提供了一种取芯筒，其中，取芯筒还包括悬挂机构7，悬挂机构7为内部中空的管状结构，悬挂机构7的上端(通过沿着外岩芯筒1的径向贯穿管状结构的横杆)与外岩芯筒1的内壁固定连接，悬挂机构7的下端与转动轴承4连接，且悬挂机构7的下端与内岩芯筒2的内部连通。使得内岩芯筒2与外岩芯筒1之间的转动连接也可以通过悬挂机构7和转动轴承4共同作用来实现，使悬挂机构7与外岩芯筒1连接，同时采用转动轴承4将悬挂机构7与内岩芯筒2连接，如此在悬挂机构7和外岩芯筒1一同转动时，通过转动轴承4即可实现外岩芯筒1转而内岩芯筒2不转。同时，内岩芯筒2中的泥浆和钻井液等流体能从悬挂机构7的内部排出。

更进一步地，如图2所示，本发明提供了一种取芯筒，其中，内岩芯筒2的外壁上套设有第一扶正器21，且第一扶正器21位于内岩芯筒2的外壁和外岩芯筒1的内壁之间，通过设置第一扶正器21能保持内岩芯筒2的稳定，提高内岩芯筒2与取芯钻头3的对中性，使岩芯易于进入内岩芯筒2，不易产生偏磨岩芯使岩芯表面受损甚至出现损坏的情况；外岩芯筒1的外壁上套设有第二扶正器11，通过设置第二扶正器11，能提高外岩芯筒1与取芯钻头3工作的稳定性，能有效防止井斜。但是，需要说明的是，在井下情况较为复杂的时候也可以不用第二扶正器11，避免由于设置第二扶正器11而导致卡钻的情况发生，同样地，若内岩芯筒2与外岩芯筒1之间的间隙由于受到限制而较小时也可以不设置第一扶正器21，以避免外岩芯筒1在转动时带动内岩芯筒2一同转动。也就是说，第一扶正器21和第二扶正器11可以根据实际工况选择是否采用，本发明并不以此为限。

更进一步地，如图1及图2所示，本发明提供了一种取芯筒，其中，内岩芯筒2内装设有能供流体由下至上通过的单向阀5。单向阀5能防止井下或地层中的泥浆或钻井液由内岩芯筒2的顶端进入内岩芯筒2的内部并冲刷刺坏岩芯，能起到保护岩芯的作用，同时，在岩芯由内岩芯筒2的下端进入内岩芯筒2的内部时，还能推动内岩芯筒2内的泥浆通过单向阀5从内岩芯筒2的顶部排出。

进一步地，如图1及图2所示，本发明提供了一种取芯筒，其中，内岩芯筒2的下端设有岩芯爪6，岩芯爪6位于外岩芯筒1的内部且位于取芯钻头3的上方。岩芯爪6是用于夹持及扶持岩芯，保持岩芯与内岩芯筒2同轴，因此为保证岩芯能顺利的进入岩芯爪6之间并进入内岩芯筒2之间，岩芯爪6需要具有一定的弹性，以保证岩芯在挤入岩芯爪6时不会被岩芯爪6刮伤，其中，岩芯爪6的弹性根据岩芯的硬度选用。另外，岩芯爪6还具有割取岩芯和承托已割取的岩芯的作用，钻进结束后岩芯爪6聚拢收缩将岩心割断，且被割断的岩芯被聚拢收缩后的岩芯爪6托住，将本发明从地层中取出时即可将岩芯一同带出。岩芯爪6可以是直接连接在内岩芯筒2的下端，或者也可以是能沿内岩芯筒2的径向伸缩的凸设在内岩芯筒2的内壁上。

更进一步地，如图1及图2所示，本发明提供了一种取芯筒，其中，内岩芯筒2为具有光滑内壁的无缝钢管。通过采用具有光滑内壁的无缝钢管作为内岩芯筒2，使内岩芯筒2不易受力弯曲变形，保证进入内岩芯筒2的岩芯受到保护，防止岩芯受到外力而磨损或断裂。

作为优选，本发明提供了一种取芯筒，其中，悬挂机构7的下端连接有能阻止内岩芯筒2向上运动的止挡结构。通过设置止挡结构能在岩芯由下至上逐渐进入内岩芯筒2的过程中，防止岩芯与内岩芯筒2之间的作用力将内岩芯筒2向上推动，保持内岩芯筒2与外岩芯筒1之间的相对位置。其中止挡结构为片簧或卡簧或者其他能将内岩芯筒2保持在外岩芯筒1的内部的结构，本发明并不以此为限。

作为优选，本发明提供了一种取芯筒，其中，内岩芯筒2呈由上至下直径渐缩的圆锥状。通过将内岩芯筒2设置为圆锥状能使其内壁面更加光滑。另外，为减小本发明的重量，可以将内岩芯筒2的筒壁设置的较薄一些。

作为优选，本发明提供了一种取芯筒，其中，外岩芯筒1呈圆柱状。为保证钻进过程中外岩芯筒1不会出现受力变形的情况，外岩芯筒1采用无弯曲变形、强度较大且壁厚较大的套管制成。

本发明提供的取芯筒在使用时，外岩芯筒1带动取芯钻头3转动并向地层钻进，随着钻头的钻进，在取芯钻头3中间形成的岩芯将岩芯爪6撑开并通过岩芯爪6进入内岩芯筒2的内部，当钻进结束后，岩芯爪6将岩芯割断并托住被割断的岩芯，上提本发明即可将割取的岩芯带至地面，随后从内岩芯管的上端将岩芯取出即能完成取芯作业。

与现有技术相比，本发明的优点是：

本发明通过将内岩芯筒设为由下至上呈渐扩状(即由上至下呈渐缩状)，能由下至上逐渐增大岩芯与内岩芯筒内壁之间的空隙，能有效的避免岩芯与内岩芯筒的内壁接触，为岩芯的树芯提供充足的空间，并减小岩芯取出时的阻力，降低树芯、取芯难度，提高岩芯收获率。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种取芯筒，其特征在于，所述取芯筒包括外岩芯筒、取芯钻头和由上至下呈渐缩状的内岩芯筒，所述内岩芯筒设置在所述外岩芯筒的内部，且所述内岩芯筒与所述外岩芯筒能相对转动，所述取芯钻头连接于所述外岩芯筒的下端，且所述取芯钻头、所述内岩芯筒与所述外岩芯筒同轴设置。

2.根据权利要求1所述的取芯筒，其特征在于，所述内岩芯筒的上端通过转动轴承与所述外岩芯筒转动连接。

3.根据权利要求2所述的取芯筒，其特征在于，所述取芯筒还包括悬挂机构，所述悬挂机构为内部中空的管状结构，所述悬挂机构的上端与所述外岩芯筒的内壁固定连接，所述悬挂机构的下端与所述转动轴承连接，且所述悬挂机构的内部与所述内岩芯筒的内部连通。

4.根据权利要求1所述的取芯筒，其特征在于，所述内岩芯筒的外壁上套设有第一扶正器，且所述第一扶正器位于所述内岩芯筒的外壁和所述外岩芯筒的内壁之间，所述外岩芯筒的外壁上套设有第二扶正器。

5.根据权利要求1所述的取芯筒，其特征在于，所述内岩芯筒内装设有能供流体由下至上通过的单向阀。

6.根据权利要求1所述的取芯筒，其特征在于，所述内岩芯筒的下端设有岩芯爪，所述岩芯爪位于所述外岩芯筒的内部且位于所述取芯钻头的上方。

7.根据权利要求1所述的取芯筒，其特征在于，所述内岩芯筒为具有光滑内壁的无缝钢管。

8.根据权利要求3所述的取芯筒，其特征在于，所述悬挂机构的下端连接有能阻止所述内岩芯筒向上运动的止挡结构。

9.根据权利要求1所述的取芯筒，其特征在于，所述内岩芯筒呈由上至下直径渐缩的圆锥状。

10.根据权利要求1所述的取芯筒，其特征在于，所述外岩芯筒呈圆柱状。