CN107558939A - 复杂地层四重管保真取心钻具 - Google Patents

复杂地层四重管保真取心钻具 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种复杂地层四重管保真取心钻具，所述钻具包括外管总成和内管总成，外管总成和内管总成之间具有环状间隙，外管总成包括自上而下依次连接的钻杆接头、连接管、过水接头、岩心外管和底喷钻头，内管总成包括芯柱和岩心内管，内管总成通过芯柱连接外管总成，芯柱上端通过连杆球铰接于钻杆接头，岩心内管内安装着三重半合管和可伸缩的四重软管，岩心内管下端还设有卡簧。本发明的有益效果：本发明设置有三重半合管和四重软管，方便岩心样品取出，保持岩心样品原状性，内部采用球铰接的连接方式实现了岩心内管的单动性，底部设置卡簧防止岩心样品顺序颠倒，提高复杂地层的取心质量和取心率。

Description

复杂地层四重管保真取心钻具
技术领域
本发明属于钻探领域，尤其涉及一种复杂地层四重管保真取心钻具，可广泛应用于地质、水利水电、煤炭、石油等部门的钻探领域。
背景技术
岩心样品是评价矿产资源储量、地质构造等最直观、准确的资料，采用合理的钻探技术和工具准确获取有代表性的岩心样品意义重大。对于坚硬完整的岩矿层，使用传统的取心钻具即可获得质量满足要求的岩心样品，然而对于节理发育、松软、破碎的复杂地层，再使用传统取心钻具取心时，要想获得有代表性的岩心样品则十分困难，一方面是对成型的岩心样品的稳定性差，从钻具取出困难，另一方面岩心样品的性能无法保证，甚至有些复杂地层根本无法取上岩心，严重影响人们对矿产资源、地层情况等的正确评价。针对这一问题设计的复杂地层四重管保真取心钻具，可有效提高复杂地层的取心质量和取心率，应用前景广泛。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种适用于复杂地层的四重管保真取心钻具。
本发明的实施例提供一种复杂地层四重管保真取心钻具，包括外管总成和内管总成，所述外管总成和所述内管总成之间具有环状间隙，所述外管总成包括自上而下依次连接的钻杆接头、连接管、过水接头、岩心外管和底喷钻头，所述内管总成包括芯柱，所述芯柱下端设有与所述环状间隙连通的横孔，所述钻杆接头通过连杆球铰接于所述芯柱的上端，所述芯柱紧贴所述过水接头内壁，所述内管总成还包括岩心内管、卡簧和三重半合管，所述岩心内管上端通过岩心管接头连接所述芯柱，所述卡簧的上下两端分别靠近所述岩心内管和所述底喷钻头，所述三重半合管安装于所述岩心内管内部，所述三重半合管可向上移动直至其下端的阶梯部与所述岩心内管底部相抵，所述内管总成还包括可伸缩的四重软管，所述四重软管位于所述三重半合管和所述卡簧之间。
进一步地，所述卡簧安装于卡簧座内，所述卡簧座上端连接所述岩心内管下端，所述卡簧座下端连接所述底喷钻头。
进一步地，所述四重软管缠绕在软管支架上，所述软管支架伸入所述三重半合管内，所述四重软管紧贴所述三重半合管下端内壁。
进一步地，所述钻杆接头设有第一过水孔，所述过水接头上设有与所述第一过水孔连通的第二过水孔。
进一步地，所述岩心管接头上部还设有单向球阀，所述岩心管接头内部设有与所述单向球阀配合的第三过水孔，所述第三过水孔通过所述横孔连通所述环状间隙。
进一步地，所述三重半合管上端设有第四过水孔和与弹簧连接的活塞，所述第四过水孔连通所述第三过水孔，所述弹簧与所述活塞相对的一端与所述三重半合管的上端内壁连接，所述活塞被岩心挤压而沿所述三重半合管内壁运动从而可以压缩所述弹簧，所述活塞上设有与所述第四过水孔连通的第五过水孔，所述第五过水孔下端连通所述三重半合管。
进一步地，所述钻杆接头与所述连杆的连接处还设有背帽。
进一步地，所述芯柱和所述岩心内管接头通过螺纹连接且连接处被螺母锁紧。
进一步地，所述连杆和所述芯柱球铰接处上方安装有Y形密封圈和压盖，所述压盖压紧所述Y形密封圈且被螺栓锁紧。
进一步地，所述芯柱与所述过水接头的结合处安装有U形密封圈。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
(1)本发明设置有所述三重半合管和所述四重软管，可以更好的保持岩心样品的原状性，所述三重半合管方便岩心样品取出，防止从所述岩心管中取出岩心样品时对岩心样品的伤害，所述四重软管可以增加对岩心样品的保护，获取具有原状性的岩心裂隙夹层和小颗粒孔底地层原状样品；
(2)本发明采用球铰接实现岩心内管的单动性，可以有效避免钻具内部机械损伤，延长钻具使用寿命；
(3)本发明还设置有所述卡簧，所述卡簧有效防止所述钻具在钻进过程和取出岩心样品过程中岩心样品顺序颠倒，保持岩心样品的原状性。
附图说明
(1)图1是本发明复杂地层四重管保真取心钻具的整体结构示意图。
(2)图中，1-钻杆接头，2-连接管，3-背帽，4-连杆，5-压盖，6-Y型密封圈，7-O型密封圈，8-芯柱，9-过水接头，10-球阀，11-螺母，12-岩心管接头，13-卡箍，14-三重半合管，15-弹簧，16-活塞，17-岩心内管，18-岩心外管，19-四重软管，20-软管支架，21-卡簧，22-卡簧座，23-底喷钻头，24-第一过水孔，25-第二过水孔，26-第三过水孔，27-第四过水孔，28第五过水孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了本发明的实施例提供一种复杂地层四重管保真取心钻具，包括外管总成和内管总成，所述外管总成和所述内管总成之间具有环状间隙，所述外管总成包括自上而下依次连接的钻杆接头1、连接管2、过水接头9、岩心外管18和底喷钻头23，所述内管总成包括连杆4和芯柱8，所述钻杆接头1下端通过螺纹连接连杆4且连接处用背帽3锁紧，所述连杆4下端球铰接于所述芯柱8的上端，所述内管总成内部仅所述连杆4与所述外管总成联动，所述铰接处上方安装着Y形密封圈6和压盖5，所述压盖5压紧所述Y形密封圈6且被螺栓锁紧，所述芯柱8下端设有与所述环状间隙连通的横孔，所述芯柱8紧贴所述过水接头9内壁且结合处安装有O形密封圈7，所述内管总成还包括岩心内管17和卡簧21，所述岩心内管17上端的岩心管接头12通过螺纹连接所述芯柱8，所述连接处被螺母11锁紧，所述卡簧21安装于卡簧座22内，所述卡簧座22上端连接所述岩心内管17下端，下端连接所述底喷钻头23，所述内管总成还包括三重半合管14和四重软管19，所述三重半合管14安装于所述岩心内管17内，所述三重半合管14上端被卡箍13锁紧，所述三重半合管14下端设有阶梯部，所述三重半合管14可向上移动直至所述阶梯部与所述岩心内管17底部相抵，所述三重半合管下端连接软管支架20，所述四重软管19可伸缩的缠绕在软管支架20上，所述软管支架20伸入所述三重半合管14内，所述四重软管19紧贴所述三重半合管14下端内壁。
所述钻杆接头1设有第一过水孔24，所述过水接头上设有与所述第一过水孔24连通的第二过水孔25。
所述岩心管接头12上部还设有单向球阀10，所述岩心管接头12内部设有与单向球阀10配合的第三过水孔26，所述第三过水孔26通过所述横孔连通所述环状间隙。
所述三重半合管14上端设有第四过水孔27和与弹簧15连接的活塞16，所述第四过水孔27连通所述第三过水孔26，所述弹簧15与所述活塞16相对的一端与所述三重半合管27的上端内壁连接，所述活塞16被岩心挤压沿所述三重半合管27内壁运动压缩所述弹簧15，所述活塞16上设有与所述第四过水孔27连通的第五过水孔28，所述第五过水孔28下端连通所述三重半合管14。
本发明所提供的复杂地层四重管保真取心钻具钻孔取心的工作过程：钻机在工作时，所述钻具通过钻杆进入孔底，泥浆通过钻杆柱内腔依次进入钻杆接头1、第一过水孔24、连接管2和第二过水孔25，然后进入到岩心外管18与岩心内管17之间的环状间隙直达孔底的底喷钻头23，并由底喷钻头23上的喷水孔到达孔底，之后从所述钻具与孔壁之间的环状间隙上返至地面；
岩心试样成型过程中，岩心被挤压依次通过底喷钻头23、卡簧21和软管支架20，然后带动四重软管19进入三重半合管14，挤压活塞16向上运动压缩弹簧15，这样可以防止钻进过程和取岩心过程中岩心顺序颠倒，更好地保持岩心的原状性，岩心进入岩心内管17后，三重半合管14内的冲洗液由于压力作用，向上依次流经第五过水孔28、第四过水孔27和第三过水孔26后顶开球阀10，通过芯柱8下部的横孔进入内管总成和外管总成之间的环状间隙，然后从间隙流出；
当岩心管内装满岩心后，停止钻进，起钻，岩心被卡簧21抱紧拔断并提至地面。依次拆卸底喷钻头23和卡簧座22，从岩心内管中抽出三重半合管14，打开三重半合管14，根据岩心箱的长度，对岩心连同岩心外部包围的四重软管19一起进行分段并放入岩心箱中。由于采用了可拆卸的三重半合管14，取心时减少了对岩心的损伤，岩心外部包围了一层四重软管19，可以更好的保持岩心的原状性能。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复杂地层四重管保真取心钻具，其特征在于：包括外管总成和内管总成，所述外管总成和所述内管总成之间具有环状间隙，所述外管总成包括自上而下依次连接的钻杆接头、连接管、过水接头、岩心外管和底喷钻头，所述内管总成包括芯柱，所述芯柱下端设有与所述环状间隙连通的横孔，所述钻杆接头通过连杆球铰接于所述芯柱的上端，所述芯柱紧贴所述过水接头内壁，所述内管总成还包括岩心内管、卡簧和三重半合管，所述岩心内管上端通过岩心管接头连接所述芯柱，所述卡簧的上下两端分别靠近所述岩心内管和所述底喷钻头，所述三重半合管安装于所述岩心内管内部，所述三重半合管可向上移动直至其下端的阶梯部与所述岩心内管底部相抵，所述内管总成还包括可伸缩的四重软管，所述四重软管位于所述三重半合管和所述卡簧之间。
2.如权利要求1所述复杂地层四重管保真取心钻具，其特征在于：所述卡簧安装于卡簧座内，所述卡簧座上端连接所述岩心内管下端，所述卡簧座下端连接所述底喷钻头。
3.如权利要求1所述复杂地层四重管保真取心钻具，其特征在于：所述四重软管缠绕在软管支架上，所述软管支架伸入所述三重半合管内，所述四重软管紧贴所述三重半合管下端内壁。
4.如权利要求1所述复杂地层四重管保真取心钻具，其特征在于：所述钻杆接头设有第一过水孔，所述过水接头上设有与所述第一过水孔连通的第二过水孔。
5.如权利要求1所述复杂地层四重管保真取心钻具，其特征在于：所述岩心管接头上部还设有单向球阀，所述岩心管接头内部设有与所述单向球阀配合的第三过水孔，所述第三过水孔通过所述横孔连通所述环状间隙。
6.如权利要求5所述复杂地层四重管保真取心钻具，其特征在于：所述三重半合管上端设有第四过水孔和与弹簧连接的活塞，所述第四过水孔连通所述第三过水孔，所述弹簧与所述活塞相对的一端与所述三重半合管的上端内壁连接，所述活塞被岩心挤压而沿所述三重半合管内壁运动从而可以压缩所述弹簧，所述活塞上设有与所述第四过水孔连通的第五过水孔，所述第五过水孔下端连通所述三重半合管。
7.如权利要求1所述复杂地层四重管保真取心钻具，其特征在于：所述钻杆接头与所述连杆的连接处还设有背帽。
8.如权利要求1所述复杂地层四重管保真取心钻具，其特征在于：所述芯柱和所述岩心内管接头通过螺纹连接且连接处被螺母锁紧。
9.如权利要求1所述复杂地层四重管保真取心钻具，其特征在于：所述连杆和所述芯柱球铰接处上方安装有Y形密封圈和压盖，所述压盖压紧所述Y形密封圈且被螺栓锁紧。
10.如权利要求1所述复杂地层四重管保真取心钻具，其特征在于：所述芯柱与所述过水接头的结合处安装有U形密封圈。
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