CN106223888B - 密封液绳索取心钻具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种密封液绳索取心钻具，包括内管及外管，外管的上端与钻杆连接，外管的下端管口安装有钻头，内管的上端与打捞装置连接，内管的下端管腔内滑动设置有上、下活塞，上、下活塞与内管之间设置有用于装载密封液的腔室，内管的下端管口构成岩心的入口，下活塞上升的过程中，下活塞与内管之间有密封液通过的间隙，内管的下端还设置有用于截断岩心的卡簧，钻杆在驱动外管转动的过程中实现钻具的钻进，岩心驱使下活塞上移的过程中，使得下活塞与内管产生密封液通过的间隙，密封液由间隙流出，并且粘附在岩心上，实现对岩心的包附，防止岩心的污染，减少岩心气体的外泄，利用卡簧将岩心截断，利用打捞装置从而将内管从外管内抽出。
Description
技术领域
本发明涉及地质岩心钻探技术领域，亦可用于石油、天然气钻井取心钻探领域，具体涉及一种密封液绳索取心钻具。
背景技术
传统的石油、天然气大直径钻井采取密封岩心都要进行提钻采取岩心。深井提下一趟钻具，要耗费大量的时间，影响钻井工作效率，使成本上升；地质岩心钻探虽然实现了不提钻绳索取心钻进工艺方法，然而，岩心在的上提的过程中，由于岩心处在外漏的状态，岩心很容易受到污染，岩心内的气体容易外泄，严重影响岩心的数据分析准确度。上述两种传统取心方法均存在诸多不足。另外，传统的石油、天然气钻井密闭取心钻具结构复杂，用途单一。
发明内容
本发明的目的是：提供一种密封液绳索取心钻具，钻取岩心的同时，能够实施对岩心的密封，提高钻探密封取心的速度及工作效率，节约钻探成本。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
密封液绳索取心钻具，包括内管及外管，所述外管的上端与钻杆连接，外管的下端管口安装有钻头，内管的上端与打捞装置连接，内管的下端管腔内滑动设置有上、下活塞，所述上、下活塞与内管之间设置有用于装载密封液的腔室，所述内管的下端管口构成岩心的入口，所述下活塞上升的过程中，下活塞与内管之间有密封液通过的间隙，内管的下端还设置有用于截断岩心的卡簧。
本发明还具备以下特征：
所述内管的下端连接有内管短接管，所述内管短接管的内径与下活塞的外径吻合，下活塞滑动密封设置在内管短接管内，所述内管的内径大于下活塞的外径。
所述内管的上端连接有内管接头，所述内管接头上开设有台阶孔，所述台阶孔孔长方向竖直，台阶孔的大尺寸端位于上端，所述上活塞滑动密封设置在台阶孔的大尺寸端内。
所述内管短接管与下活塞之间均开设有定位孔，所述定位孔内设置有定位销。
所述内管短接管的下端管口连接有卡簧座，所述卡簧设置在卡簧座内。
所述内管接头的台阶孔上孔端安装有限位挡头，所述限位挡头与上活塞构成贴合或远离配合，所述限位挡头上开设有连通孔。
所述钻头设置有多个通水孔，所述通水孔的两端分别与内管与外管之间的间隙及外界连通。
所述内管接头的上端连接有分水接头，连通孔处设置有球阀座，所述球阀座设置在分水接头的管腔内，球阀座的阀口设置有钢球，分水接头的外壁设置有连通外管管腔的连通口。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：钻杆在驱动外管转动的过程中，从而连动外管下端的钻头转动，进而实现钻具的钻进，岩心由内管下端的管口进入内管内，岩心驱使下活塞上移的过程中，从而使得下活塞与内管产生密封液通过的间隙，密封液由间隙流出，并且粘附在岩心上，从而实现对岩心的包附，防止岩心的污染，减少岩心气体的外泄，达到密封岩心的目的，利用卡簧，从而将岩心截断，利用打捞装置从而将内管从外管内抽出，进而将岩心取出。
附图说明
图1是密封液绳索取心钻具的剖面图；
图2是图1的I放大图；
图3是图1的II放大图。
具体实施方式
结合图1至图3，对本发明作进一步地说明：
密封液绳索取心钻具，包括内管10及外管20，所述外管20的上端与钻杆21连接，外管20的下端管口安装有钻头22，内管10的上端与打捞装置连接，其特征在于：内管10的下端管腔内滑动设置有上、下活塞11、12，所述上、下活塞11、12与内管10之间设置有用于装载密封液的腔室13，所述内管10的下端管口构成岩心的入口，所述下活塞12上升的过程中，下活塞12与内管10之间有密封液通过的间隙，内管10的下端还设置有用于截断岩心的卡簧14。
本发明是在常规绳索取心钻具结构的基础上，将内管10下部设计为密封液取心结构，钻探密封取心作业前，在上、下活塞11、12及内管10形成的密封腔室13中注满配制好的粘性高、流动性好、附着力强、防水性好的密封液，由浮动上活塞11实现内、外管10、20液体压力自动平衡，钻进的岩心进入钻头22唇部后，推动下活塞12上移，此时下活塞12的密封线被打开，释放出内管10中的密封液，使所钻的岩心外围全部包裹粘附密封液体，防止岩心污染，减少气体外泄，达到密封岩心之目的。钻进取心终了时，不需提钻，从井上将钢丝绳打捞装置下入外管20总成内，即可把密封岩心打捞出地面；若不需要采用密封液取心钻进时，则不安装下活塞12即可转为常规绳索取心钻进。
作为本发明的优选方案，所述内管10的下端连接有内管短接管30，所述内管短接管30的内径与下活塞12的外径吻合，下活塞12滑动密封设置在内管短接管30内，所述内管10的内径大于下活塞12的外径；
上述优选方案中，当岩心驱动下活塞12剪断定位销15上行进入内管10中时，下活塞密封线被打开，密封液可以从内管10与下活塞12之间的间隙流出，并且粘附在岩心上，从而实现对岩心的绝大部分外表包附起来。当岩心进入内管10后，完全浸没在密封液中，实现对岩心的全包裹密封。
由于下活塞12在上移的过程中，会压缩密封液腔室13内的密封液，为平衡腔室13内的压力，所述内管10的上端连接有内管接头40，上述的连接为螺纹连接即可，所述内管接头40上开设有台阶孔401，所述台阶孔401孔长方向竖直，台阶孔401的大尺寸端位于上端，所述上活塞11滑动密封设置在台阶孔401的大尺寸端内；当腔室内的压力恒定时，上活塞11处在固定的状态，当下活塞12向上移动时，由于腔室13内的压力升高，从而使得上活塞11上移，直至使得腔室13内的压力处在恒定的状态。
为实现对下活塞12的固定，所述内管短接管30与下活塞12之间均开设有定位孔，所述定位孔内设置有定位销15，当钻杆21驱动外管20下移的过程中，岩心使得下活塞12向上移动，进而将定位销15剪断。
所述内管短接管30的下端管口连接有卡簧座16，上述的连接为螺纹连接，所述卡簧14设置在卡簧座16内。在外管20停止钻进时，利用打捞装置将内管10向上提起，由于卡簧座16的作用，卡簧14沿着开口位置处产生径向方向的收缩，在收缩的过程中，卡簧14将岩心牢牢地抱紧，在打捞装置上提内管10的过程中，从而将卡簧14内的岩心截断，进而方便将岩心打捞上来。
为实现对上活塞11上移的限位，所述内管接头40的台阶孔401上孔端安装有限位挡头41，所述限位挡头41与上活塞11构成贴合或远离配合，为方便将上活塞11上的泥浆及空气排除，所述限位挡头41上开设有连通孔411。
为避免内管10与外管20之间的水流进入内管10内，所述钻头22设置有多个通水孔，所述通水孔的两端分别与内管10与外管20之间的间隙及外界连通。该处的钻头22为底喷钻头，钻头22在钻进的过程中，向内管10与外管20之间通入高压水流，从而将内管10与外管20之间的间隙的水流排出，进而避免内管10与外管20之间的水流进入内管10内。
所述内管接头40的上端连接有分水接头50，连通孔411处设置有球阀座42，所述球阀座42设置在分水接头50的管腔内，球阀座42的阀口设置有钢球43，分水接头50的外壁设置有连通外管20管腔的连通口51；上述的分水接头50用于平衡上活塞11的压力差，在球阀座42及钢球43构成的单向阀的作用下，泥浆等杂质无法从分水接头50进入上活塞11内。
具体应用中，钻具要严格按装配图进行组装，组装程序先外后内，先下后上(从钻头22处开始)。密封取心内管总成装配务必认真检查上、下活塞11、12的密封圈的密封性能及内管总成的单动性能，调节好内外管总成底部与钻头22处间隙的通水和隔水性能。
具体应用中，将组装好的钻具，外管总成下井后，若选择密封取心钻进时，将密封取心内管总成中分水接头50与内管接头40丝扣连接处卸掉，再把限位挡头41、上活塞11取出，钻具垂直放置，将密封液灌满内管10中，然后，按顺序把上活塞11、限位挡头41及分水接头50组装好，将上活塞11处于下死点位置，下入外管总成内，即可进行密封绳索取心钻进；若进行第二回次取心，则重复上一回次工序；若转为常规绳索取心，将密封取心内管总成下活塞12卸掉即可。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.密封液绳索取心钻具，包括内管(10)及外管(20)，所述外管(20)的上端与钻杆(21)连接，外管(20)的下端管口安装有钻头(22)，内管(10)的上端与打捞装置连接，其特征在于：内管(10)的下端管腔内滑动设置有上、下活塞(11、12)，所述上、下活塞(11、12)与内管(10)之间设置有用于装载密封液的腔室(13)，所述内管(10)的下端管口构成岩心的入口，所述下活塞(12)上升的过程中，下活塞(12)与内管(10)之间有密封液通过的间隙，内管(10)的下端还设置有用于截断岩心的卡簧(14)；所述内管(10)的上端连接有内管接头(40)，所述内管接头(40)的上端连接有分水接头(50)，所述内管接头(40)上开设有台阶孔(401)，所述台阶孔(401)上孔端安装有限位挡头(41)，所述限位挡头(41)上开设有连通孔(411)，连通孔(411)处设置有球阀座(42)，所述球阀座(42)设置在分水接头(50)的管腔内，球阀座(42)的阀口设置有钢球(43)，分水接头(50)的外壁设置有连通外管(20)管腔的连通口(51)。
2.根据权利要求1所述的密封液绳索取心钻具，其特征在于：所述内管(10)的下端连接有内管短接管(30)，所述内管短接管(30)的内径与下活塞(12)的外径吻合，下活塞(12)滑动密封设置在内管短接管(30)内，所述内管(10)的内径大于下活塞(12)的外径。
3.根据权利要求1或2所述的密封液绳索取心钻具，其特征在于：所述台阶孔(401)孔长方向竖直，台阶孔(401)的大尺寸端位于上端，所述上活塞(11)滑动密封设置在台阶孔(401)的大尺寸端内。
4.根据权利要求2所述的密封液绳索取心钻具，其特征在于：所述内管短接管(30)与下活塞(12)之间均开设有定位孔，所述定位孔内设置有定位销(15)。
5.根据权利要求1所述的密封液绳索取心钻具，其特征在于：所述限位挡头(41)与上活塞(11)构成贴合或远离配合。
6.根据权利要求1所述的密封液绳索取心钻具，其特征在于：所述钻头(22)设置有多个通水孔，所述通水孔的两端分别与内管(10)与外管(20)之间的间隙及外界连通。
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