CN105525885A - 一种极疏松地层旋转插入式取心工具 - Google Patents

一种极疏松地层旋转插入式取心工具 Download PDF

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本发明公开一种极疏松地层旋转插入式取心工具，包括差动机构、打捞总成、外筒组合、内筒组合、割心机构和取心钻头，外筒组件、上定位短节、下定位短节、旋转式取心钻头通过螺纹上下连接构成外筒组合，打捞头、活塞、悬挂总成、分水接头、内筒、插入式取心钻头通过螺纹上下连接构成内筒组合。内筒组合通过悬挂总成锁定在外筒组合上，内筒组合伸出外筒组合。取心作业时，在不开泵的情况下，转动钻具进行取心作业，完成取心进尺后，开泵到一定排量解锁锁紧悬挂总成，使内外筒组合脱离，旋转开始下放钻具进行扩眼作业，当扩眼进尺等于取心进尺时，打捞总成自动对接打捞头，此时上提钻具，使割心机构工作，保护岩心在起钻过程中不掉出。

Description

一种极疏松地层旋转插入式取心工具
技术领域
本发明涉及地质勘探开发工具领域中的一种极疏松地层旋转插入式取心工具。
背景技术
目前国内针对浅层疏松地层的取心工具是采用机械加压和液力憋压割心的取心方式。中国实用新型专利“一种疏松地层取心工具”(专利号为200420053220.2)中公开了一种带导向套球悬挂机械加压割心的取心作业方式，该取心工具主要由定位接头、悬挂接头、球堵、悬挂球、悬挂总成、监视装置、内筒组合、外筒组合、岩心爪、导向套和取心钻头等组成，适用于在疏松岩心成柱性较好的地层中进行取心作业，对于地层极其疏松或者岩心不具有成柱性的地层取心效果不好。特别是在极疏松地层进行取心作业时存在的主要缺点：①在取心钻进过程中极其疏松的岩心容易被钻井液冲走而不能进入取心内筒，从而影响岩心收获率；②极其疏松的砂岩易造成堵心，堵心后地面无法判断，岩心很容易被磨掉，而不能进入岩心内筒，从而影响岩心收获率。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种特别适用于极其疏松地层取心的旋转插入式取心工具。
本发明的技术方案：
一种极疏松地层旋转插入式取心工具，包括差动机构1、外筒组件2、打捞总成3、打捞头20、活塞21、悬挂总成5、分水接头23、旋转式取心钻头7、内筒8、篮式岩心爪9、插入式取心钻头10和全封闭卡板岩心爪26。所述差动机构1包括上接头11、内六方体12和外六方体13，上接头11和内六方体12连接，外六方体13套在内六方体12外面并构成轴向滑动、周向锁定配合，内六方体12下方连接打捞总成3。所述打捞总成3包括承拉分水接头16和打捞块17，承拉分水接头16上部与内六方体12连接，打捞块17通过扭簧18和销轴19设在承拉分水接头16下部。所述外筒组件2上部与外六方体13连接，下部与旋转式取心钻头7构成外筒组合，全封闭卡板岩心爪26设在旋转式取心钻头7内。打捞头20、活塞21、悬挂总成5、分水接头23、内筒8、篮式岩心爪9和插入式取心钻头10自上而下连在一起构成内筒组合，内筒组合通过悬挂总成5锁定在打捞块17下部的外筒组合内，且内筒组合中的部分内筒8、篮式岩心爪9和插入式取心钻头10伸出旋转式取心钻头7，分水接头23内置球体24。
上述方案还包括：所述悬挂总成5包括内定位接头5-1、锁块5-3和锁紧活塞5-8，其中，内定位接头5-1向上与活塞21连接，向下与分水接头23连接；锁块5-3设在内定位接头5-1下部的锁块槽内，并通过销轴5-2穿过锁块5-3销轴槽后连接在内定位接头5-1的螺纹孔内，锁块5-3与外筒组合的内限限位槽构成轴向限位配合；锁紧活塞5-8通过径向销钉5-7连接在内定位接头5-1内，锁紧活塞5-8上轴向设有水眼5-5。
水眼5-5内设有O型密封圈5-4、孔用挡圈5-6。
上述方案进一步包括：所述外筒组件2还包括上定位短节4、下定位短节6依次连接的组合件，下定位短节6内部开有两个均布的与锁块5-3配合的键槽，锁块5-3与下定位短节6的键槽构成轴向限位配合，上定位短节4与活塞21轴向滑动密封配合，并在配合面设有Y型密封圈22；内六方体12下方通过转换接头15与打捞总成3连接，并在内六方体12和转换接头15之间压制有密封元件14。
内筒组合伸出旋转式取心钻头7的伸出长度与打捞块17下端面到打捞头20下台阶的长度一致。
旋转式取心钻头7与内筒8之间设有滚珠轴承25，并设在全封闭卡板岩心爪26的上部。
内筒为低磨阻铝合金材料，可以满足岩心冷冻保形的要求。
取心作业时，把本发明的取心工具下入到井底，在不开泵的情况下，转动钻具进行取心作业，内筒先期钻入地层，完成取心进尺后，开泵到一定排量解锁悬挂总成，使内外筒组合脱离，外筒可自由下放，而内筒保持插入地层状态，旋转开始下放钻具进行扩眼作业，当扩眼进尺等于取心进尺时，打捞总成自动对接内筒的打捞头，此时利用差动装置上提钻具拉开六方体，把内筒组合拉入外筒组合，使割心机构工作，保护岩心在起钻过程中不掉出。
本发明的优点是：在不开泵的情况下，进行旋转插入式取心钻进，可以防止钻井液对岩心的冲刷，保证岩心能够顺利进入内筒；割心采用全封闭卡板岩心爪和篮式岩心爪双岩心爪结构，从而很好的保护岩心；采用本发明的极疏松地层旋转插入式取心工具可以提高极疏松地层的岩心收获率，获全获准地层资料。
附图说明
图1为本发明的一种极疏松地层旋转插入式取心工具结构示意图。
图2为悬挂总成结构局部放大示意图。
图3为图3中A-A向剖视结构示意图。
图中：1.差动机构，2.外筒组件，3.打捞总成，4.上定位短节，5.悬挂总成，5-1.内定位短节，5-2.销轴，5-3.锁块，5-4.孔用弹性挡圈，5-5.水眼，5-6.O型密封圈，5-7.销钉，5-8.锁紧活塞，6.下定位短节，7.旋转式取心钻头，8.内筒，9.篮式岩心爪，10.插入式取心钻头，11.上接头，12.内六方体，13.外六方体，14.密封元件，15.转换接头，16.承拉分水接头，17.打捞块，18.扭簧，19.销轴，20.打捞头，21.活塞，22.Y型密封圈，23.分水接头，24.钢球，25.滚珠轴承，26.全封闭卡板岩心爪。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式，对本发明作进一步描述。
参照图1，一种极疏松地层旋转插入式取心工具包括差动机构1、外筒组件2、打捞总成3、上定位短节4、悬挂总成5、下定位短节6、旋转式取心钻头7、内筒8、篮式岩心爪9、插入式取心钻头10和全封闭卡板岩心爪26。
其中差动机构1包括上接头11、内六方体12、外六方体13和密封元件14，上接头11和内六方体12通过螺纹连接，外六方体13套在内六方体12外面，并且内六方体12和外六方体13上设有互相限位的台阶，内六方体12既可以相对外六方体13轴向滑动，又能同时传递扭矩，内六方体12和转换接头15之间压制有密封元件14。差动机构1、外筒组件2、上定位短节4、下定位短节6、旋转式取心钻头7通过螺纹自上而下连在一起构成外筒组合。打捞头20、活塞21、悬挂总成5、分水接头23、内筒8、插入式取心钻头10通过螺纹自上而下连在一起构成内筒组合。打捞总成3通过转换接头15和内六方体12上下连接组成内筒打捞组合。其中打捞总成3包括承拉分水接头16、打捞块17、扭簧18和销轴19。打捞块17通过扭簧18和销轴19安装在承拉分水接头16上，打捞块17通过扭簧18的作用可以实现对打捞头20的自动对接，从而实现内筒组合的打捞。内筒组合通过悬挂总成5锁定在外筒组合上。割心机构包括全封闭卡板岩心爪26和篮式岩心爪9。全封闭卡板岩心爪26安装在旋转式取心钻头7内腔位置，篮式岩心爪9安装在插入式取心钻头10和内筒8之间。内筒组合伸出旋转式取心钻头7，其伸出长度等于打捞块17下端面到打捞头20下台阶的长度。
参照图2和图3，所述悬挂总成5包括内定位接头5-1、销轴5-2、锁块5-3、O型密封圈5-4、水眼5-5、孔用弹性挡圈5-6、销钉5-7、锁紧活塞5-8。内定位接头5-1向上通过螺纹和活塞21连接，向下通过螺纹和分水接头23连接。销轴5-2用以限位锁块5-3，穿过锁块5-3销轴槽通过螺纹连接在内定位接头5-1的螺纹孔内，锁块5-3安转在内定位接头5-1的锁块槽内，靠锁紧活塞5-8支撑，锁紧活塞5-8靠销钉5-7连接在内定位接头5-1上，锁紧活塞5-8上安装有水眼，通过控制排量来剪切销钉5-7，来进行锁块5-3的解锁动作。锁块5-3的轴向锁定通过上下定位短节的定位台肩实现，在下定位接头的内腔设计有键槽和锁块5-3配合实现纵向锁定。
取心作业时，把本发明的取心工具下入到井底，在不开泵的情况下，转动钻具进行取心作业，内筒组合先期钻入地层，完成取心进尺后，开泵到一定排量解锁锁紧悬挂总成5，使内外筒组合脱离，外筒组合可自由下放，而内筒组合保持插入地层状态，旋转开始下放钻具进行扩眼作业，当扩眼进尺等于取心进尺时，打捞总成3自动对接内筒的打捞头20，此时利用差动机构1上提钻具拉开内六方体12，把内筒组合拉入外筒组合，使割心机构工作，保护岩心在起钻过程中不掉出。

Claims (7)

1.一种极疏松地层旋转插入式取心工具，包括差动机构(1)、外筒组件(2)、打捞总成(3)、打捞头(20)、活塞(21)、悬挂总成(5)、分水接头(23)、旋转式取心钻头(7)、内筒(8)、篮式岩心爪(9)、插入式取心钻头(10)和全封闭卡板岩心爪(26)，其特征在于：所述差动机构(1)包括上接头(11)、内六方体(12)和外六方体(13)，上接头(11)和内六方体(12)连接，外六方体(13)套在内六方体(12)外面并构成轴向滑动、周向锁定配合，内六方体(12)下方连接打捞总成(3)；所述打捞总成(3)包括承拉分水接头(16)和打捞块(17)，承拉分水接头(16)上部与内六方体(12)连接，打捞块(17)通过扭簧(18)和销轴(19)设在承拉分水接头(16)下部；所述外筒组件(2)上部与外六方体(13)连接，下部与旋转式取心钻头(7)构成外筒组合，全封闭卡板岩心爪(26)设在旋转式取心钻头(7)内；打捞头(20)、活塞(21)、悬挂总成(5)、分水接头(23)、内筒(8)、篮式岩心爪(9)和插入式取心钻头(10)自上而下连在一起构成内筒组合，内筒组合通过悬挂总成(5)锁定在打捞块(17)下部的外筒组合内，且内筒组合中的部分内筒(8)、篮式岩心爪(9)和插入式取心钻头(10)伸出旋转式取心钻头(7)，分水接头(23)内置球体(24)。
2.根据权利要求1所述的极疏松地层旋转插入式取心工具，其特征是是：所述悬挂总成(5)包括内定位接头(5-1)、锁块(5-3)和锁紧活塞(5-8)，其中，内定位接头(5-1)向上与活塞(21)连接，向下与分水接头(23)连接；锁块(5-3)设在内定位接头(5-1)下部的锁块槽内，并通过销轴(5-2)穿过锁块(5-3)销轴槽后连接在内定位接头(5-1)的螺纹孔内，锁块(5-3)与外筒组合的内限限位槽构成轴向限位配合；锁紧活塞(5-8)通过径向销钉(5-7)连接在内定位接头(5-1)内，锁紧活塞(5-8)上轴向设有水眼(5-5)。
3.根据权利要求2所述的极疏松地层旋转插入式取心工具，其特征是：水眼(5-5)内设有O型密封圈(5-4)、孔用挡圈(5-6)。
4.根据权利要求2所述的极疏松地层旋转插入式取心工具，其特征是：所述外筒组件(2)还包括上定位短节(4)、下定位短节(6)依次连接的组合件，下定位短节(6)内部开有两个均布的与锁块(5-3)配合的键槽，锁块(5-3)与下定位短节(6)的键槽构成轴向限位配合，上定位短节(4)与活塞(21)轴向滑动密封配合，并在配合面设有Y型密封圈(22)；内六方体(12)下方通过转换接头(15)与打捞总成(3)连接，并在内六方体(12)和转换接头(15)之间压制有密封元件(14)。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的极疏松地层旋转插入式取心工具，其特征是：内筒组合伸出旋转式取心钻头(7)的伸出长度与打捞块(17)下端面到打捞头(20)下台阶的长度一致。
6.根据权利要求5所述的极疏松地层旋转插入式取心工具，其特征是：旋转式取心钻头(7)与内筒(8)之间设有滚珠轴承(25)，并设在全封闭卡板岩心爪(26)的上部。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的极疏松地层旋转插入式取心工具，其特征是：内筒(8)为低磨阻铝合金材料。
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