CN105927175A

CN105927175A - 锁爪悬挂式加压取心装置

Info

Publication number: CN105927175A
Application number: CN201610499516.4A
Authority: CN
Inventors: 王开华; 戴勇; 方明; 王战卫; 孟滢
Original assignee: CNPC Xibu Drilling Engineering Co Ltd
Current assignee: China National Petroleum Corp; CNPC Xibu Drilling Engineering Co Ltd
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2016-06-30
Publication date: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2036-06-30
Also published as: CN105927175B

Abstract

本发明涉及井下取心装置技术领域，是一种锁爪悬挂式加压取心装置，其包括上接头、轴承座、外筒、钻头、套筒、分流接头、锁爪套筒、锁爪、导向套筒、限位套、承压接头、内筒和岩心爪。本发明结构合理而紧凑，在取心结束后，通过加压，在解锁锁爪后，加压套、导向套筒、限位套和压套继续下行推动承压接头、内筒，迫使安装在内筒下端的岩心爪收缩变形，达到加压取心的目的，最后投入卸压球将卸压套上的销钉剪断，套筒上的卸压孔露出，钻井液循环可畅通。采用本发明悬挂更可靠，解锁方便，卸压无障碍，通过投入相应的投球实现取心钻进、割心、卸压，从而完成整个取心过程，方便快捷便于实施。

Description

锁爪悬挂式加压取心装置

技术领域

本发明涉及井下取心装置技术领域，是一种锁爪悬挂式加压取心装置。

背景技术

目前加压式取心工具取心是提高松软地层取心收获率的最主要的手段，加压式取心工具就是通过机械加压或者液压加压的方式使取心内筒与外筒脱开，然后机械力或者液压力下压内筒迫使安装在内筒下端的卡箍式岩心爪（一把抓）收缩，产生永久性变形，从而割断岩心，并用收缩的岩心爪拖住岩心，防止上提钻具时掉心。但是加压式取心工具有的悬挂不可靠，造成下钻过程中内外筒提前脱开，甚至有的加压式取心工具解锁不灵活，造成加压割心困难，有的加压式取心工具卸压困难，提钻时井口奔泥浆，给施工带来很大的麻烦。

发明内容

本发明提供了一种锁爪悬挂式加压取心装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有的加压式取心工具存在悬挂不可靠、解锁不灵活和卸压困难的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种锁爪悬挂式加压取心装置，包括上接头、轴承座、外筒、钻头、套筒、分流接头、锁爪套筒、锁爪、导向套筒、限位套、承压接头、内筒和岩心爪；上接头的下部内壁上设置有挡环安装内环槽，轴承座的上部内壁设置上安装环槽，轴承座的下部外壁上设置有下安装环槽，上接头的下部外壁与上安装环槽固定安装在一起，下安装环槽与外筒的上部内壁固定安装在一起，外筒的下端外壁与钻头的上端内壁固定安装在一起；套筒的上端外壁上固定有连接环台，连接环台的外壁与上接头的上部内壁固定安装在一起；分流接头的中部沿圆周径向分布有至少一个的循环孔，循环孔上方的分流接头外壁上固定有轴承环台，在上安装环槽下方的轴承座内壁上设置有轴承环槽，分流接头位于上接头下部、轴承座、外筒上部形成的环腔内，在轴承环台上方的分流接头外壁与轴承环槽内设置有推力轴承，推力轴承上方的分流接头外壁上设置有与挡环安装内环槽相对应的挡环安装外环槽，在挡环安装内环槽与挡环安装外环槽内设置有弹性挡环；分流接头的下部内壁与锁爪套筒的上部外壁固定安装在一起，锁爪套筒的下部外壁上沿圆周径向均布有至少两个的锁爪安装长槽，对应每个锁爪安装长槽上部的锁爪套筒上设置有爪头安装孔；锁爪包括锁爪本体，在锁爪本体的上端面上沿圆周径向固定有与锁爪安装长槽相对应的锁爪片，在每个锁爪片的内部上端固定有爪头，锁爪本体的下部均匀设置有至少两条轴向的锁爪长槽，每片锁爪片位于与其相对应的锁爪安装长槽内，爪头置于与其相对应的爪头安装孔内；套筒的上端内壁上通过卸压销钉固定安装有卸压套，在连接环台下方对应卸压套的套筒上沿圆周径向分布有至少一个的卸压孔，加压套的上部位于套筒内并且与套筒通过套筒销钉固定安装在一起，套筒下方的加压套上沿圆周径向分布有至少一个的循环孔道，加压套的下部位于分流接头和锁爪套筒上部形成的空腔内；导向套筒位于锁爪套筒和锁爪形成的空腔内，导向套筒的下端外壁上固定有与锁爪长槽相对应的凸台，凸台位于与其相对应的锁爪长槽内并且凸台的外端位于锁爪长槽的外部，锁爪上套装有压套，压套的上端与锁爪套筒之间通过压套销钉固定安装在一起，压套的下端内壁上设置有与凸台相对应的压套限位槽，限位套的上端设置有与凸台相对应的限位槽，压套的下端外壁与限位槽的内壁固定安装在一起，压套限位槽与限位槽形成凸台限位槽，位于锁爪长槽外部的凸台位于凸台限位槽内，锁爪本体的下端外壁与承压接头的上端内壁固定安装在一起，在承压接头的下部内壁上固定安装有球座，承压接头的下部外壁与内筒的上端内壁固定安装在一起，内筒上方的承压接头外壁上设置有外环台；钻头的下部内壁上设置有上宽下窄的导向台，内筒的下端外壁与岩心爪的上部内壁固定安装在一起，岩心爪的爪头位于导向台上，对应导向台的钻头上设置有轴向的钻液循环孔。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述锁爪套筒的下部外壁上沿圆周径向均布有四个锁爪安装长槽，锁爪本体的下部均匀设置有四条轴向的锁爪长槽。

上述卸压孔下方的卸压套与套筒之间设置有密封圈，加压套与套筒之间设置有密封圈。

上述上接头的下部外壁与上安装环槽通过螺纹固定安装在一起，下安装环槽与外筒的上部内壁通过螺纹固定安装在一起，外筒的下端外壁与钻头的上端内壁通过螺纹固定安装在一起，连接环台的外壁与上接头的上部内壁通过螺纹固定安装在一起，分流接头的下部内壁与锁爪套筒的上部外壁通过螺纹固定安装在一起，压套的下端外壁与限位槽的内壁通过螺纹固定安装在一起，锁爪的下端外壁与承压接头的上端内壁通过螺纹固定安装在一起，承压接头的下部外壁与内筒的上端内壁通过螺纹固定安装在一起，内筒的下端外壁与岩心爪的上部内壁通过螺纹固定安装在一起。

本发明结构合理而紧凑，在取心结束后，通过加压，在解锁锁爪后，加压套、导向套筒、限位套和压套继续下行推动承压接头、内筒，迫使安装在内筒下端的岩心爪收缩变形，达到加压取心的目的，最后投入卸压球将卸压套上的销钉剪断，套筒上的卸压孔露出，钻井液循环可畅通。采用本发明悬挂更可靠，解锁方便，卸压无障碍，通过投入相应的投球实现取心钻进、割心、卸压，从而完成整个取心过程，方便快捷便于实施。

附图说明

附图1为本发明实施例的上半部分主视剖视结构示意图。

附图2为本发明实施例的下半部分主视剖视结构示意图。

附图3为本发明中锁爪的主视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为上接头，2为轴承座，3为外筒，4为钻头，5为套筒，6为连接环台，7为分流接头，8为循环孔，9为轴承环台，10为推力轴承，11为弹性挡环，12为锁爪套筒，13为爪头安装孔，14为锁爪本体，15为锁爪片，16为爪头，17为锁爪长槽，18为卸压销钉，19为卸压套，20为卸压孔，21为加压套，22为套筒销钉，23为循环孔道，24为导向套筒，25为凸台，26为压套，27为压套销钉，28为限位套，29为承压接头，30为球座，31为内筒，32为外环台，33为导向台，34为岩心爪，35为钻液循环孔，36为密封圈，37为取心投球，38为加压球，39为卸压球。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1、2、3所示，该锁爪悬挂式加压取心装置包括上接头1、轴承座2、外筒3、钻头4、套筒5、分流接头7、锁爪套筒12、锁爪、导向套筒24、限位套28、承压接头29、内筒31和岩心爪34；上接头1的下部内壁上设置有挡环安装内环槽，轴承座2的上部内壁设置上安装环槽，轴承座2的下部外壁上设置有下安装环槽，上接头1的下部外壁与上安装环槽固定安装在一起，下安装环槽与外筒3的上部内壁固定安装在一起，外筒3的下端外壁与钻头4的上端内壁固定安装在一起；套筒5的上端外壁上固定有连接环台6，连接环台6的外壁与上接头1的上部内壁固定安装在一起；分流接头7的中部沿圆周径向分布有至少一个的循环孔8，循环孔8上方的分流接头7外壁上固定有轴承环台9，在上安装环槽下方的轴承座2内壁上设置有轴承环槽，分流接头7位于上接头1下部、轴承座2、外筒3上部形成的环腔内，在轴承环台9上方的分流接头7外壁与轴承环槽内设置有推力轴承10，推力轴承10上方的分流接头7外壁上设置有与挡环安装内环槽相对应的挡环安装外环槽，在挡环安装内环槽与挡环安装外环槽内设置有弹性挡环11；分流接头7的下部内壁与锁爪套筒12的上部外壁固定安装在一起，锁爪套筒12的下部外壁上沿圆周径向均布有至少两个的锁爪安装长槽，对应每个锁爪安装长槽上部的锁爪套筒12上设置有爪头安装孔13；锁爪包括锁爪本体14，在锁爪本体14的上端面上沿圆周径向固定有与锁爪安装长槽相对应的锁爪片15，在每个锁爪片15的内部上端固定有爪头16，锁爪本体14的下部均匀设置有至少两条轴向的锁爪长槽17，每片锁爪片15位于与其相对应的锁爪安装长槽内，爪头16置于与其相对应的爪头安装孔13内；套筒5的上端内壁上通过卸压销钉18固定安装有卸压套19，在连接环台6下方对应卸压套19的套筒5上沿圆周径向分布有至少一个的卸压孔20，加压套21的上部位于套筒5内并且与套筒5通过套筒销钉22固定安装在一起，套筒5下方的加压套21上沿圆周径向分布有至少一个的循环孔道23，加压套21的下部位于分流接头7和锁爪套筒12上部形成的空腔内；导向套筒24位于锁爪套筒12和锁爪形成的空腔内，导向套筒24的下端外壁上固定有与锁爪长槽17相对应的凸台25，凸台25位于与其相对应的锁爪长槽17内并且凸台25的外端位于锁爪长槽17的外部，锁爪上套装有压套26，压套26的上端与锁爪套筒12之间通过压套销钉27固定安装在一起，压套26的下端内壁上设置有与凸台25相对应的压套限位槽，限位套28的上端设置有与凸台25相对应的限位槽，压套26的下端外壁与限位槽的内壁固定安装在一起，压套限位槽与限位槽形成凸台限位槽，位于锁爪长槽17外部的凸台25位于凸台限位槽内，锁爪本体的下端外壁与承压接头29的上端内壁固定安装在一起，在承压接头29的下部内壁上固定安装有球座30，承压接头29的下部外壁与内筒31的上端内壁固定安装在一起，内筒31上方的承压接头29外壁上设置有外环台32；钻头4的下部内壁上设置有上宽下窄的导向台33，内筒31的下端外壁与岩心爪34的上部内壁固定安装在一起，岩心爪34的爪头位于导向台33上，对应导向台33的钻头4上设置有轴向的钻液循环孔35。

循环孔8、卸压孔20和循环孔道23的个数根据具体的实际生产操作情况需要设置相对应的个数；锁爪可以采用现有技术中与本发明中类似结构与功能的装置，岩心爪34和钻头4均为现有公知技术。

取心之前洗井时，钻井液可通过球座30孔道清洗内筒，洗井结束后，从方钻杆处投入取心投球37座在球座30上，封闭内筒31通道，开始取心。取心结束后，从立管处投入加压球38，加压球38落在加压套21上，缓慢憋泵，推动加压套21下行，套筒销钉22被剪断，加压套21继续下行推动导向套筒24，导向套筒24下行带动限位套28、压套26下行，压套销钉27被剪断，压套26随着导向套筒24下行，脱离锁爪，锁爪解锁，加压套21的继续下行，导向套筒24、限位套28、压套26也继续下行，直至限位套28下行到承压接头29的外环台32，在液压力的作用下，推动承压接头29、内筒31和岩心爪34下行，迫使岩心爪34下端的爪部在导向台33的作用下顺利向内收缩产生永久变形，达到切割岩心和承托岩心的目的；岩心爪34收缩到位时，加压套21也下行到套筒5下端套筒销钉22的位置，在高泵压的情况下，压力会缓慢下降。停止憋泵，加压割心过程完成；如果此时提钻，井筒内钻井液很难从加压套21和套筒5之间的间隙通过，会造成井口喷泥浆现象，因此还需要从立管处投入卸压球39，卸压球39坐到卸压套19上后，憋泵加压，将卸压销钉18剪断，卸压套19下落，套筒5上的卸压孔20露出，泵压下降，钻井液可循环畅通，从而使提钻过程中不会出现井口喷泥浆现象，保证了提钻过程的安全。

可根据实际需要，对上述锁爪悬挂式加压取心装置作进一步优化或/和改进：

根据需要，锁爪套筒12的下部外壁上沿圆周径向均布有四个锁爪安装长槽，锁爪本体14的下部均匀设置有四条轴向的锁爪长槽17。设置有四个锁爪安装长槽，对应的设置有四个锁爪片15，这样能够保证锁爪具有较好的悬挂稳定性；设置有四条轴向的锁爪长槽17，相对应的就设置有四个凸台25，这样能保证导向套筒24与锁爪之间的稳定性；实际，设置有三个锁爪安装长槽和三条轴向的锁爪长槽17，就基本能保证较好的稳定性。

如附图1、2、3所示，卸压孔20下方的卸压套19与套筒5之间设置有密封圈36，加压套21与套筒5之间设置有密封圈36。卸压孔20下方的密封圈36能够对卸压孔20进行有效密封。

如附图1、2、3所示，上接头1的下部外壁与上安装环槽通过螺纹固定安装在一起，下安装环槽与外筒3的上部内壁通过螺纹固定安装在一起，外筒3的下端外壁与钻头4的上端内壁通过螺纹固定安装在一起，连接环台6的外壁与上接头1的上部内壁通过螺纹固定安装在一起，分流接头7的下部内壁与锁爪套筒12的上部外壁通过螺纹固定安装在一起，压套26的下端外壁与限位槽的内壁通过螺纹固定安装在一起，锁爪本体14的下端外壁与承压接头29的上端内壁通过螺纹固定安装在一起，承压接头29的下部外壁与内筒31的上端内壁通过螺纹固定安装在一起，内筒31的下端外壁与岩心爪34的上部内壁通过螺纹固定安装在一起。螺纹连接方便安装与拆卸。

采用本发明悬挂更可靠，解锁方便，卸压无障碍，通过投入相应的投球实现取心钻进、割心、卸压，从而完成整个取心过程，方便快捷便于实施。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims

1.一种锁爪悬挂式加压取心装置，其特征在于包括上接头、轴承座、外筒、钻头、套筒、分流接头、锁爪套筒、锁爪、导向套筒、限位套、承压接头、内筒和岩心爪；上接头的下部内壁上设置有挡环安装内环槽，轴承座的上部内壁设置上安装环槽，轴承座的下部外壁上设置有下安装环槽，上接头的下部外壁与上安装环槽固定安装在一起，下安装环槽与外筒的上部内壁固定安装在一起，外筒的下端外壁与钻头的上端内壁固定安装在一起；套筒的上端外壁上固定有连接环台，连接环台的外壁与上接头的上部内壁固定安装在一起；分流接头的中部沿圆周径向分布有至少一个的循环孔，循环孔上方的分流接头外壁上固定有轴承环台，在上安装环槽下方的轴承座内壁上设置有轴承环槽，分流接头位于上接头下部、轴承座、外筒上部形成的环腔内，在轴承环台上方的分流接头外壁与轴承环槽内设置有推力轴承，推力轴承上方的分流接头外壁上设置有与挡环安装内环槽相对应的挡环安装外环槽，在挡环安装内环槽与挡环安装外环槽内设置有弹性挡环；分流接头的下部内壁与锁爪套筒的上部外壁固定安装在一起，锁爪套筒的下部外壁上沿圆周径向均布有至少两个的锁爪安装长槽，对应每个锁爪安装长槽上部的锁爪套筒上设置有爪头安装孔；锁爪包括锁爪本体，在锁爪本体的上端面上沿圆周径向固定有与锁爪安装长槽相对应的锁爪片，在每个锁爪片的内部上端固定有爪头，锁爪本体的下部均匀设置有至少两条轴向的锁爪长槽，每片锁爪片位于与其相对应的锁爪安装长槽内，爪头置于与其相对应的爪头安装孔内；套筒的上端内壁上通过卸压销钉固定安装有卸压套，在连接环台下方对应卸压套的套筒上沿圆周径向分布有至少一个的卸压孔，加压套的上部位于套筒内并且与套筒通过套筒销钉固定安装在一起，套筒下方的加压套上沿圆周径向分布有至少一个的循环孔道，加压套的下部位于分流接头和锁爪套筒上部形成的空腔内；导向套筒位于锁爪套筒和锁爪形成的空腔内，导向套筒的下端外壁上固定有与锁爪长槽相对应的凸台，凸台位于与其相对应的锁爪长槽内并且凸台的外端位于锁爪长槽的外部，锁爪上套装有压套，压套的上端与锁爪套筒之间通过压套销钉固定安装在一起，压套的下端内壁上设置有与凸台相对应的压套限位槽，限位套的上端设置有与凸台相对应的限位槽，压套的下端外壁与限位槽的内壁固定安装在一起，压套限位槽与限位槽形成凸台限位槽，位于锁爪长槽外部的凸台位于凸台限位槽内，锁爪本体的下端外壁与承压接头的上端内壁固定安装在一起，在承压接头的下部内壁上固定安装有球座，承压接头的下部外壁与内筒的上端内壁固定安装在一起，内筒上方的承压接头外壁上设置有外环台；钻头的下部内壁上设置有上宽下窄的导向台，内筒的下端外壁与岩心爪的上部内壁固定安装在一起，岩心爪的爪头位于导向台上，对应导向台的钻头上设置有轴向的钻液循环孔。

2.根据权利要求1所述的锁爪悬挂式加压取心装置，其特征在于锁爪套筒的下部外壁上沿圆周径向均布有四个锁爪安装长槽，锁爪本体的下部均匀设置有四条轴向的锁爪长槽。

3.根据权利要求1或2所述的锁爪悬挂式加压取心装置，其特征在于卸压孔下方的卸压套与套筒之间设置有密封圈，加压套与套筒之间设置有密封圈。

4.根据权利要求1或2所述的锁爪悬挂式加压取心装置，其特征在于上接头的下部外壁与上安装环槽通过螺纹固定安装在一起，下安装环槽与外筒的上部内壁通过螺纹固定安装在一起，外筒的下端外壁与钻头的上端内壁通过螺纹固定安装在一起，连接环台的外壁与上接头的上部内壁通过螺纹固定安装在一起，分流接头的下部内壁与锁爪套筒的上部外壁通过螺纹固定安装在一起，压套的下端外壁与限位槽的内壁通过螺纹固定安装在一起，锁爪的下端外壁与承压接头的上端内壁通过螺纹固定安装在一起，承压接头的下部外壁与内筒的上端内壁通过螺纹固定安装在一起，内筒的下端外壁与岩心爪的上部内壁通过螺纹固定安装在一起。

5.根据权利要求3所述的锁爪悬挂式加压取心装置，其特征在于上接头的下部外壁与上安装环槽通过螺纹固定安装在一起，下安装环槽与外筒的上部内壁通过螺纹固定安装在一起，外筒的下端外壁与钻头的上端内壁通过螺纹固定安装在一起，连接环台的外壁与上接头的上部内壁通过螺纹固定安装在一起，分流接头的下部内壁与锁爪套筒的上部外壁通过螺纹固定安装在一起，压套的下端外壁与限位槽的内壁通过螺纹固定安装在一起，锁爪的下端外壁与承压接头的上端内壁通过螺纹固定安装在一起，承压接头的下部外壁与内筒的上端内壁通过螺纹固定安装在一起，内筒的下端外壁与岩心爪的上部内壁通过螺纹固定安装在一起。