CN115030672A - 一种井内岩屑收集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钻井施工技术领域，特别涉及一种井内岩屑收集装置。本发明的井内岩屑收集装置包括提升钻杆、反滤件、细砂收集容器和粗砂收集容器，所述提升钻杆竖向设置，其上端穿过所述反滤件，并与所述反滤件连接固定，所述反滤件上均布多个贯穿其的透水孔，所述细砂收集容器和粗砂收集容器上下间隔的设置于所述提升钻杆上，所述细砂收集容器上部敞口并遮盖设有第一过滤网，所述粗砂收集容器上部敞口并遮盖设有第二过滤网，所述第二过滤网的网孔尺寸大于所述第一过滤网的网孔尺寸。优点：结构设计合理，能够在施工过程中有效的对井底的岩屑进行收集，收集快捷、效率高。

Description

一种井内岩屑收集装置
技术领域
本发明涉及钻井施工技术领域，特别涉及一种井内岩屑收集装置。
背景技术
岩屑俗称砂，是在钻探施工过程中被钻头研磨或破碎了的岩石颗粒，一般它由循环冲洗液从井内带出地面,是了解岩层性质及编制地质剖面图的资料依据。利用岩屑进行钻井地质的编录工作,称为岩屑录井，俗称为取砂样，岩屑录井是重要的钻井地质工作。
而在钻遇破碎或者裂隙发育地层时，钻进泥浆会全部漏失无法建立泥浆循环系统，从而导致井底大量岩屑无法顺利排出井口，即影响正常钻探大量岩屑堆积井底会导致无法加尺，也可能会引发埋钻事故的发生，又无法准确通过岩屑判断地层，当钻遇地层破碎和裂隙发育程度较大时泥浆堵漏也于事无补，而且强行堵漏或者冲泥浆会严重堵塞含水层，尤其在施工水源井、地热井、水文孔等施工过程中强行堵漏和冲泥浆是不可取的，综上上述，将井内的岩屑通过一定的技术装置，收集并且打捞出井口是钻探过程中不可缺少的一项工作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种井内岩屑收集装置，有效的克服了现有技术的缺陷。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种井内岩屑收集装置，包括提升钻杆、反滤件、细砂收集容器和粗砂收集容器，上述提升钻杆竖向设置，其上端穿过上述反滤件，并与上述反滤件连接固定，上述反滤件上均布多个贯穿其的透水孔，上述细砂收集容器和粗砂收集容器上下间隔的设置于上述提升钻杆上，上述细砂收集容器上部敞口并遮盖设有第一过滤网，上述粗砂收集容器上部敞口并遮盖设有第二过滤网，上述第二过滤网的网孔尺寸大于上述第一过滤网的网孔尺寸。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，上述细砂收集容器为圆筒状构件，上述提升钻杆同轴穿过上述细砂收集容器。
进一步，上述粗砂收集容器为圆筒状构件，上述提升钻杆同轴穿过上述粗砂收集容器。
进一步，上述粗砂收集容器的直径大于上述细砂收集容器的直径。
进一步，上述提升钻杆的下端可拆卸的连接有钻头。
进一步，上述粗砂收集容器的底部设有多个向下凸起的钻进块。
进一步，上述反滤件为水平设置的条形块，上述提升钻杆的上端穿过上述反滤件的中部，上述条形块的两端设为与上述提升钻杆同轴的圆弧面。
进一步，上述反滤件为圆盘状构件，上述提升钻杆的上端同轴穿过上述反滤件的中部。
进一步，上述反滤件的下端向上凹陷，形成纵截面为锥面或圆弧面的反压面。
本发明的有益效果是：结构设计合理，能够在施工过程中有效的对井底的岩屑进行收集，收集快捷、效率高。
附图说明
图1为本发明的井内岩屑收集装置的结构示意图；
图2为本发明的井内岩屑收集装置中提升钻杆与反滤件配合的结构示意图一；
图3为本发明的井内岩屑收集装置中提升钻杆与反滤件配合的结构示意图二；
图4为本发明的井内岩屑收集装置中提升钻杆与反滤件配合的结构示意图三。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、提升钻杆；2、反滤件；3、细砂收集容器；4、粗砂收集容器；31、第一过滤网；41、第二过滤网；42、钻进块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例：如图1所示，本实施例的井内岩屑收集装置包括提升钻杆1、反滤件2、细砂收集容器3和粗砂收集容器4，上述提升钻杆1竖向设置，其上端穿过上述反滤件2，并与上述反滤件2连接固定，上述反滤件2上均布多个贯穿其的透水孔，上述细砂收集容器3和粗砂收集容器4上下间隔的设置于上述提升钻杆1上，上述细砂收集容器3上部敞口并遮盖设有第一过滤网31，上述粗砂收集容器4上部敞口并遮盖设有第二过滤网41，上述第二过滤网41的网孔尺寸大于上述第一过滤网31的网孔尺寸。
实际使用过程中，适用于至少以下两种工况：
1)随钻收集岩屑，在提升钻杆1的下端连接好钻头，将提升钻杆1的上端与普通钻杆连接装配，具体步骤如下：
第一步：在钻井过程中如泥浆漏失，井底岩屑无法排出井内，导致无法加尺作业和判断地层时，可起钻将本装置安装在底部；
第二步：下钻至井(图中A指代)底岩屑顶面位置开泵冲泥浆，泥浆将会携带岩屑上移至反滤件2后，受反滤件2的阻挡，小颗粒岩屑落入细砂收集容器3，大颗粒岩屑和岩石落入粗砂收集容器4，反复冲泥浆，边冲边将本装置下到井底；
第三步：经过反复冲泥浆和上下活动钻具，根据岩屑面判断井内剩余岩屑量，然后起钻至井口，将本装置倒置，取出收集的岩屑即可。
2)停钻收集岩屑，提升钻杆1的下端无需连接钻头，可直接在粗砂收集容器4的底部设置多个向下凸起的钻进块42，具体步骤与方案1)的步骤一致，其中，钻进块42的设计方便提升钻杆1下钻。
当然，上述方案2)中的钻进块42在方案1)中也可以同时设计，只不过在随钻工况下，有钻头参与钻进，钻进块42就不必参与钻进。
上述钻进块42可以与粗砂收集容器4一体成型，也可以加工后与粗砂收集容器4连接固定。
本实施例中，细砂收集容器3和粗砂收集容器4均采用耐磨的金属材质、塑料材质的其中一种制备，一般最佳采用金属材质，通过焊接的方式与提升钻杆1连接固定。
本实施例中，反滤件2上设置有透水孔，该透水孔的孔眼尺寸略小于岩屑粒径，使得岩屑颗粒不会通过。
在实际使用过程中，提升钻杆1下入井内后，随普通钻杆旋转，该过程下，反滤件2的外缘靠近钻孔的内壁，起到较好的“反压阻挡”泥浆的目的，在其阻挡作用下，使得泥浆中的岩屑颗粒向下掉落被收集。
需要补充说明的是：本实施例中，上述第二过滤网41的网孔尺寸大于上述第一过滤网31的网孔尺寸，具体地说，第二过滤网41的网孔大小大于第一过滤网31的网孔大小，因此，第一过滤网31只允许小颗粒岩屑通过，然后收集在细砂收集容器3中，第二过滤网41则允许大颗粒岩屑通过，然后收集在其中，从而实现不同粒径的“粗砂”或“细砂”的收集。
作为一种优选的实施方式，上述细砂收集容器3为圆筒状构件，上述提升钻杆1同轴穿过上述细砂收集容器3。
上述实施方案中，细砂收集容器3为圆筒结构设计，提升钻杆1与细砂收集容器3同轴设计，使得二者之间配合的重心比较平稳，利于提升钻杆1的随钻下井，同时，细砂收集容器3的圆筒结构设计使得其敞口区域在提升钻杆1的四周均匀的分布，也利于泥浆在反滤件2的阻挡作用下向下顺利的“反压”进入细砂收集容器3中。
本实施例中，细砂收集容器3的上端通过多根连接筋条与提升钻杆1的外周连接固定，能够加强二者之间连接的结构强度。
需要补充说明的是：第一过滤网31为钢丝网，其在细砂收集容器3的上端安装时采用可拆卸的安装结构，具体地，可以在细砂收集容器3的上端沿其周向设计多个连接点位，每个连接点位均连接有匝丝，通过匝丝与第一过滤网31的对应部位箍紧。
上述细砂收集容器3的底部可以同轴设置套管，该套管套设于提升钻杆1外部，并通过多个周向贯穿其的紧定螺丝与提升钻杆1固定，实现细砂收集容器3与提升钻杆1的可拆卸装配。当然，细砂收集容器3可以采用金属材质制备，与提升钻杆1直接焊接固定。
作为一种优选的实施方式，上述粗砂收集容器4为圆筒状构件，上述提升钻杆1同轴穿过上述粗砂收集容器4。
上述实施方案中，粗砂收集容器4为圆筒结构设计，提升钻杆1与粗砂收集容器4同轴设计，使得二者之间配合的重心比较平稳，利于提升钻杆1的随钻下井，同时，粗砂收集容器4的圆筒结构设计使得其敞口区域在提升钻杆1的四周均匀的分布，也利于泥浆在反滤件2的阻挡作用下向下顺利的“反压”进入粗砂收集容器4中。
本实施例中，粗砂收集容器4的上端通过多根连接筋条与提升钻杆1的外周连接固定，能够加强二者之间连接的结构强度。
需要补充说明的是：第二过滤网41为钢丝网，其在粗砂收集容器4的上端安装时采用可拆卸的安装结构，具体地，可以在粗砂收集容器4的上端沿其周向设计多个连接点位，每个连接点位均连接有匝丝，通过匝丝与第二过滤网41的对应部位箍紧。
上述粗砂收集容器4的底部可以同轴设置套管，该套管套设于提升钻杆1外部，并通过多个周向贯穿其的紧定螺丝与提升钻杆1固定，实现粗砂收集容器4与提升钻杆1的可拆卸装配。当然，粗砂收集容器4可以采用金属材质制备，与提升钻杆1直接焊接固定。
作为一种优选的实施方式，上述粗砂收集容器4的直径大于上述细砂收集容器3的直径。
上述实施方案中，粗砂收集容器4的直径大于上述细砂收集容器3的直径使得粗砂收集容器4上端敞口区域的外侧会在上下投影方落于细砂收集容器3外部，从而使得泥浆在受到反滤件2的阻挡后，能够顺利的与粗砂收集容器4的上端敞口处的第二过滤网41接触，对粗砂进行有效的收集。
一般地，粗砂收集容器4的直径为上述细砂收集容器3的直径的1.5-2倍。
本实施例中，反滤件2的结构设计至少包括以下几种：
①如图2所示，上述反滤件2为水平设置的条形块，上述提升钻杆1的上端穿过上述反滤件2的中部，上述条形块的两端设为与上述提升钻杆1同轴的圆弧面。
上述方案①中，反滤件2采用耗材较少的条形形状，能够在随着提升钻杆1旋转的过程中起到一定的阻挡作用，能够有效的收集到“细砂”和“粗砂”，在下井后，条明快两端的圆弧面接近钻孔的内壁，间隙较小，对泥浆的阻挡效果更佳。
②如图3所示，上述反滤件2为圆盘状构件，上述提升钻杆1的上端同轴穿过上述反滤件2的中部。
上述方案①中，反滤件2采用整块圆盘构件，能够完全遮盖住细砂收集容器3的上方，对泥浆的阻挡效果较佳。
③如图4所示，上述反滤件2为水平设置的条形块，其设有多个，并沿提升钻杆1的周向均匀间隔的固定在其上端外周上，其中，多个条形块规格一致，且条形块远离提升钻杆1的一端均设置为圆弧面。
作为一种优选的实施方式，上述反滤件2的下端向上凹陷，形成纵截面为锥面或圆弧面的反压面。
上述实施方案中，将反滤件2的下端设置为向上凹陷的形状结构，并且，凹陷处的纵截面为锥面或圆弧面，在泥浆受到该反压面的阻挡时，由于圆滑的凹陷区的设计，能够一定程度的降低泥浆对反滤件2的冲击，同时，起到一定程度对泥浆阻挡后聚拢的效果，利于后续泥浆受阻后向下掉落被细砂收集容器3和粗砂收集容器4收集。
本实施例中，反滤件2的中部可以设置与提升钻杆1适配的套筒，利用该套筒套设于提升钻杆1上，再于套筒上沿其径向设置多个紧定螺丝，通过紧定螺丝来与提升钻杆1连接固定住，或者反滤件2采用金属材质制成，直接与提升钻杆1采用焊接的方式连接固定。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种井内岩屑收集装置，其特征在于：包括提升钻杆(1)、反滤件(2)、细砂收集容器(3)和粗砂收集容器(4)，所述提升钻杆(1)竖向设置，其上端穿过所述反滤件(2)，并与所述反滤件(2)连接固定，所述反滤件(2)上均布多个贯穿其的透水孔，所述细砂收集容器(3)和粗砂收集容器(4)上下间隔的设置于所述提升钻杆(1)上，所述细砂收集容器(3)上部敞口并遮盖设有第一过滤网(31)，所述粗砂收集容器(4)上部敞口并遮盖设有第二过滤网(41)，所述第二过滤网(41)的网孔尺寸大于所述第一过滤网(31)的网孔尺寸。
2.根据权利要求1所述的一种井内岩屑收集装置，其特征在于：所述细砂收集容器(3)为圆筒状构件，所述提升钻杆(1)同轴穿过所述细砂收集容器(3)。
3.根据权利要求2所述的一种井内岩屑收集装置，其特征在于：所述粗砂收集容器(4)为圆筒状构件，所述提升钻杆(1)同轴穿过所述粗砂收集容器(4)。
4.根据权利要求3所述的一种井内岩屑收集装置，其特征在于：所述粗砂收集容器(4)的直径大于所述细砂收集容器(3)的直径。
5.根据权利要求1所述的一种井内岩屑收集装置，其特征在于：所述提升钻杆(1)的下端可拆卸的连接有钻头。
6.根据权利要求1所述的一种井内岩屑收集装置，其特征在于：所述粗砂收集容器(4)的底部设有多个向下凸起的钻进块(42)。
7.根据权利要求1至6任一项所述的一种井内岩屑收集装置，其特征在于：所述反滤件(2)为水平设置的条形块，所述提升钻杆(1)的上端穿过所述反滤件(2)的中部，所述条形块的两端设为与所述提升钻杆(1)同轴的圆弧面。
8.根据权利要求1至6任一项所述的一种井内岩屑收集装置，其特征在于：所述反滤件(2)为圆盘状构件，所述提升钻杆(1)的上端同轴穿过所述反滤件(2)的中部。
9.根据权利要求1至6任一项所述的一种井内岩屑收集装置，其特征在于：所述反滤件(2)的下端向上凹陷，形成纵截面为锥面或圆弧面的反压面。
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