CN107829699A - 一种磨削式防掉岩石取样装置及使用方法 - Google Patents

一种磨削式防掉岩石取样装置及使用方法 Download PDF

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唐浩轩
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杨永钊
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Abstract

本发明涉及一种取芯作业用的磨削式防掉岩石取样装置及使用方法。它解决岩芯割取率低的问题。其技术方案是：限位筒置入外筒内腔，滑销一端固定在外筒中部销子孔内，滑销另一端可在限位筒外圆的滑槽内滑动；转子套在内筒外圆上，转子和内筒整体置入外筒内腔；三个卡爪依次分别安装在内筒下部三个斜孔内，卡爪卡在内筒下部斜孔内滑动；滑套套在内筒下部外圆上，滑套上端面和卡爪外侧台阶面接触，弹簧b安装在滑套下端面上；轴承座下端和内筒上端丝扣连接，引导头和内筒下端丝扣连接。本发明可以对岩芯进行磨削割断后取出，有效避免岩芯破碎，特别适用于极硬岩芯的截取。

Description

一种磨削式防掉岩石取样装置及使用方法
技术领域
本发明涉及一种石油天然气行业取芯作业用的磨削式防掉岩石取样装置及使用方法，尤其涉及割芯操作中配合取芯工具进行岩芯割断截取作业。
背景技术
在石油天然气行业开发过程中，为了解油气藏储层的地质情况，需要对油气藏进行勘探作业，通常都要按照设计的井深，对地下不同层位的岩石进行取芯作业。岩芯是石油勘探、开发过程中取得的第一性资料，通过对岩芯的分析与研究才能制定合理的开发方案、准确计算油田储量、制定增产措施。
为了获得较好的岩芯取样，需要使用专门的取芯工具，取芯工具一般都包括取芯钻头、岩芯筒、岩芯爪、扶正器和悬挂装置等部件。岩芯爪是取芯工具中极为重要的部件，其作用是割取岩芯和承托已割取的岩心柱，常用的岩芯爪有卡箍式、卡板式、卡瓦式和卡簧式。取芯工具在钻取岩芯时，由于岩芯破碎、成柱性差等原因，收获率还有待进一步提高。而造成岩芯收获率低的一个重要原因在于各种形式的岩芯爪在割芯操作中，均采用夹紧岩芯外壁后拉断岩芯的方式，很容易让岩芯大面积破碎，甚至割取失败，导致取芯作业难以获得满意的效果。
基于上述技术背景，本发明特提供一种磨削式防掉岩石取样装置及使用方法，取代目前取芯工具使用过程中岩芯爪的功能，提高岩芯的割取成功率。
发明内容
本发明的目的是：为了解决取芯作业时岩芯割取率低的问题，特提供一种磨削式防掉岩石取样装置及使用方法。
为了达到上述目的，本发明提供了一种磨削式防掉岩石取样装置，该装置采用以下技术方案：一种磨削式防掉岩石取样装置，是由上接头、推力轴承a、轴承座、卡环、外筒、内筒、转子、推力轴承b、滑销、限位筒、弹簧a、卡爪、滑套、弹簧b和引导头构成；其结构特征是：外筒上端和取芯工具的外岩芯筒丝扣连接，外筒下端和取芯钻头丝扣连接，上接头上端和取芯工具的内岩芯筒丝扣连接；外筒中部周向均匀设置两个过流孔，外筒中部两个过流孔下方设置一个销子孔，外筒内腔下部设置一圈凸起台阶；上接头外圆下端设置一圈凸起台阶，轴承座外圆上端设置一圈凸起台阶；卡环是一个半环结构，卡环内侧设置有半环形凹槽，卡环外侧设置有五个过流槽；推力轴承a上端面和上接头下端面接触，推力轴承a下端面和轴承座上端面接触；两个卡环内侧的半环形凹槽卡住上接头外圆下端凸起台阶和轴承座外圆上端凸起台阶；内筒下部周向均匀设置三个斜孔；转子外圆上部设置有螺旋叶片，转子外圆中部设置一圈凸起台阶，转子下端轴向均匀设置三个凸台；限位筒外圆设置一圈滑槽，滑槽上设置有长行程槽和短行程槽；限位筒置入外筒内腔，滑销一端固定在外筒中部销子孔内，滑销另一端可在限位筒外圆的滑槽内滑动；转子套在内筒外圆上，转子和内筒整体置入外筒内腔；推力轴承b上端面和转子外圆中部凸起台阶接触，推力轴承b下端面和限位筒上端面接触；弹簧a安装在外筒内腔下部凸起台阶上，限位筒下端面压缩弹簧a；卡爪内侧设置有切削齿，卡爪外侧设置有台阶面，卡爪上端面设置一沉槽，卡爪两端设置有斜面；三个卡爪依次分别安装在内筒下部三个斜孔内，卡爪可在内筒下部斜孔内滑动；滑套套在内筒下部外圆上，滑套上端面和卡爪外侧台阶面接触，弹簧b安装在滑套下端面上；轴承座下端和内筒上端丝扣连接，引导头和内筒下端丝扣连接。
本发明提供一种磨削式防掉岩石取样装置及使用方法，用于和取芯工具配合，进行岩石取样，可有效进行岩芯截割和提取。其特征在于包括以下步骤：
完成本装置与取芯工具的对接，外筒上端和取芯工具的外岩芯筒丝扣连接，外筒下端和取芯钻头丝扣连接，上接头上端和取芯工具的内岩芯筒丝扣连接。
入井取芯钻进，此时滑销位于限位筒外圆滑槽的短行程槽内，转子下端凸台位于卡爪上方，转子空转。
进行割芯操作时，钻井液泄压一次，再起压，滑销切换到限位筒外圆滑槽的长行程槽内，转子下端凸台插入卡爪上端面沉槽，转子一边驱动三个卡爪和内筒周向旋转，转子一边轴向推动三个卡爪轴向下移，卡爪在内筒下部三个斜孔的作用下径向收拢，此时卡爪12对岩芯进行磨削割取。
岩芯磨削一定深度后，上提钻柱，岩芯在磨削位置处为“细脖子”，直接被拉断在内筒内腔，三个卡爪在岩芯重力作用下始终处于收拢状态，可有效防止岩芯掉落，上提钻柱即可完成取芯作业。
本发明的有益效果是：(1)本发明可以对岩芯进行磨削割断后取出，有效避免岩芯破碎，特别适用于极硬岩芯的截取；(2)岩芯截断后，卡爪收缩兜住岩芯，有效防止岩芯掉落(3)本装置可以与现有取芯工具配合，使用方便，适应性强；(4)本装置利用钻井液控制，操作简单；(5)本装置是纯机械结构，可适应钻井的恶劣工况，故障率低，安全可靠。
附图说明
图1是本发明一种磨削式防掉岩石取样装置钻进状态的结构示意图；
图2是本发明一种磨削式防掉岩石取样装置取芯状态的结构示意图；
图3是图2中A-A截面剖视图；
图4是转子的三维结构示意图；
图5是限位筒的三维结构示意图；
图6是卡爪的三维结构示意图；
图中：1.上接头、2.推力轴承a、3.轴承座、4.卡环、5.外筒、6.内筒、7.转子、8.推力轴承b、9.滑销、10.限位筒、11.弹簧a、12.卡爪、13.滑套、14.弹簧b、15.引导头。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明一种磨削式防掉岩石取样装置，是由上接头1、推力轴承a2、轴承座3、卡环4、外筒5、内筒6、转子7、推力轴承b8、滑销9、限位筒10、弹簧a11、卡爪12、滑套13、弹簧b14和引导头15构成；其结构特征是：外筒5上端和取芯工具的外岩芯筒丝扣连接，外筒5下端和取芯钻头丝扣连接，上接头1上端和取芯工具的内岩芯筒丝扣连接；外筒5中部周向均匀设置两个过流孔，外筒5中部两个过流孔下方设置一个销子孔，外筒5内腔下部设置一圈凸起台阶；上接头1外圆下端设置一圈凸起台阶，轴承座3外圆上端设置一圈凸起台阶；如图3所示，卡环4是一个半环结构，卡环4内侧设置有半环形凹槽，卡环4外侧设置有五个过流槽；推力轴承a2上端面和上接头1下端面接触，推力轴承a2下端面和轴承座3上端面接触；两个卡环4内侧的半环形凹槽卡住上接头1外圆下端凸起台阶和轴承座3外圆上端凸起台阶；内筒6下部周向均匀设置三个斜孔；限位筒10置入外筒5内腔，滑销9一端固定在外筒5中部销子孔内，滑销9另一端可在限位筒10外圆的滑槽内滑动；转子7套在内筒6外圆上，转子7和内筒6整体置入外筒5内腔；推力轴承b8上端面和转子7外圆中部凸起台阶接触，推力轴承b8下端面和限位筒10上端面接触；弹簧a11安装在外筒5内腔下部凸起台阶上，限位筒10下端面压缩弹簧a11；三个卡爪12依次分别安装在内筒6下部三个斜孔内，卡爪12可在内筒6下部斜孔内滑动；滑套13套在内筒6下部外圆上，滑套13上端面和卡爪12外侧台阶面接触，弹簧b14安装在滑套13下端面上；轴承座3下端和内筒6上端丝扣连接，引导头15和内筒6下端丝扣连接。
如图4所示，转子7外圆上部设置有螺旋叶片，转子7外圆中部设置一圈凸起台阶，转子7下端轴向均匀设置三个凸台。
如图5所示，限位筒10外圆设置一圈滑槽，滑槽上设置有长行程槽和短行程槽。
如图1、图2和图6所示，卡爪12内侧设置有切削齿，卡爪12外侧设置有台阶面，卡爪12上端面设置一沉槽，卡爪12两端设置有斜面。
本发明提供一种磨削式防掉岩石取样装置及使用方法，用于和取芯工具配合，进行岩石取样，可有效进行岩芯截割和提取。其特征在于包括以下步骤：
完成本装置与取芯工具的对接，外筒5上端和取芯工具的外岩芯筒丝扣连接，外筒5下端和取芯钻头丝扣连接，上接头1上端和取芯工具的内岩芯筒丝扣连接。
入井取芯钻进，此时滑销9位于限位筒10外圆滑槽的短行程槽内，转子7下端凸台位于卡爪12上方，转子7空转。
进行割芯操作时，钻井液泄压一次，再起压，滑销9切换到限位筒10外圆滑槽的长行程槽内，转子7下端凸台插入卡爪12上端面沉槽，转子7一边驱动三个卡爪12和内筒6周向旋转，转子7一边轴向推动三个卡爪12轴向下移，卡爪12在内筒6下部三个斜孔的作用下径向收拢，此时卡爪12对岩芯进行磨削割取。
岩芯磨削一定深度后，上提钻柱，岩芯在磨削位置处为“细脖子”，直接被拉断在内筒6内腔，三个卡爪12在岩芯重力作用下始终处于收拢状态，可有效防止岩芯掉落，上提钻柱即可完成取芯作业。

Claims (2)

1.本发明一种磨削式防掉岩石取样装置，是由上接头(1)、推力轴承a(2)、轴承座(3)、卡环(4)、外筒(5)、内筒(6)、转子(7)、推力轴承b(8)、滑销(9)、限位筒(10)、弹簧a(11)、卡爪(12)、滑套(13)、弹簧b(14)和引导头(15)构成；其特征是：外筒(5)中部周向均匀设置两个过流孔，外筒(5)中部两个过流孔下方设置一个销子孔，外筒(5)内腔下部设置一圈凸起台阶；上接头(1)外圆下端设置一圈凸起台阶，轴承座(3)外圆上端设置一圈凸起台阶；卡环(4)是一个半环结构，卡环(4)内侧设置有半环形凹槽，卡环(4)外侧设置有五个过流槽；推力轴承a(2)上端面和上接头(1)下端面接触，推力轴承a(2)下端面和轴承座(3)上端面接触；两个卡环(4)内侧的半环形凹槽卡住上接头(1)外圆下端凸起台阶和轴承座(3)外圆上端凸起台阶；内筒(6)下部周向均匀设置三个斜孔；限位筒(10)外圆设置一圈滑槽，滑槽上设置有长行程槽和短行程槽；限位筒(10)置入外筒(5)内腔，滑销(9)一端固定在外筒(5)中部销子孔内，滑销(9)另一端可在限位筒(10)外圆的滑槽内滑动；转子(7)套在内筒(6)外圆上，转子(7)和内筒(6)整体置入外筒(5)内腔；推力轴承b(8)上端面和转子(7)外圆中部凸起台阶接触，推力轴承b(8)下端面和限位筒(10)上端面接触；弹簧a(11)安装在外筒(5)内腔下部凸起台阶上，限位筒(10)下端面压缩弹簧a(11)；卡爪(12)内侧设置有切削齿，卡爪(12)外侧设置有台阶面，卡爪(12)上端面设置一沉槽，卡爪(12)两端设置有斜面；三个卡爪(12)依次分别安装在内筒(6)下部三个斜孔内，卡爪(12)可在内筒(6)下部斜孔内滑动；滑套(13)套在内筒(6)下部外圆上，滑套(13)上端面和卡爪(12)外侧台阶面接触，弹簧b(14)安装在滑套(13)下端面上；轴承座(3)下端和内筒(6)上端丝扣连接，引导头(15)和内筒(6)下端丝扣连接。
2.根据权利要求1所述的磨削式防掉岩石取样装置，其特征在于：所述转子(7)外圆上部设置有螺旋叶片，转子(7)外圆中部设置一圈凸起台阶，转子(7)下端轴向均匀设置三个凸台。
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