CN202007640U - 由螺杆钻具驱动的破碎地层取心器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种由螺杆钻具驱动的破碎地层取心器，喷反连接装置一端为圆锥外螺纹接头，另一端为阶梯圆柱接头，圆锥外螺纹接头与螺杆钻具相连接，阶梯圆柱接头通过外管连接螺纹连接着外管，内管连接螺纹连接着内管，喷反连接装置设置的进水通孔其排水孔与内、外管之间的间隙相通，喷反连接装置与内管相通的吸水孔与进水通孔连通，在外管的端部设置着外钻头，外钻头的内径与内管间隙配合，在内管的端部设置着内钻头，在内钻头的圆柱面上设置着导流槽，在内管内壁上设置着爪式卡簧，在内管的外壁上均布设置着扶正肋，在内管内壁上均布着短钢丝。可以解决使用螺杆钻具定向造斜钻井时不能兼顾取心钻进的难题，而且可以解决破碎地层中取心钻进的困难。
Description
技术领域
本实用新型涉及地质钻探和石油钻井技术领域，属于使用螺杆钻具钻进时，解决在破碎地层或一般地层中钻探取心的专用装置，特别是由螺杆钻具驱动的破碎地层取心器。
背景技术
在地质钻探与石油钻井工程中，一般均采用螺杆钻具(或其它孔底动力钻具)配套三牙轮钻头(或其它全断面钻头)进行钻孔全断面破碎岩石的定向造斜钻进或纠偏钻进。而需要取心时，则必须更换为全孔回转取心钻进方式或更换为专用取心螺杆钻具(需进口或专门研制)进行取心作业。因此，取心钻进与定向造斜钻进施工方式转换难、成本高，施工效率低。
另在破碎地层中钻进时，地质情况复杂，孔壁稳定性差。当钻进方式由钻具不回转的螺杆钻具定向造斜钻进向全孔钻具必须回转的回转取心方式转变时，因钻具回转扰动孔壁，容易带来弯曲孔段卡阻钻具、钻孔塌埋等严重事故。因此，在破碎地层中，取心钻进难，获取破碎岩心困难大。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种由螺杆钻具驱动的破碎地层取心器，不仅可以解决使用普通螺杆钻具定向造斜钻井时不能兼顾取心钻进的难题，而且可以解决破碎地层中取心钻进的困难。
本实用新型的目的是这样实现的：一种由螺杆钻具驱动的破碎地层取心器，包括普通螺杆钻具，喷反连接装置一端具有圆锥外螺纹接头，另一端的阶梯圆柱接头上分别设置着外管连接螺纹和内管连接螺纹，其中圆锥外螺纹接头与普通螺杆钻具相连接，阶梯圆柱接头通过外管连接螺纹连接着外管，内管连接螺纹连接着内管，喷反连接装置轴向设置的进水通孔其排水孔与内、外管之间的间隙相通，喷反连接装置与内管相通的吸水孔与进水通孔连通，在外管的端部设置着筒形外钻头，外钻头的内径与内管间隙配合，在内管的端部设置着筒形内钻头，在内钻头的外圆柱面上均布设置着轴向导流槽，在内管前端的内壁上设置着爪式卡簧，在内管的外壁上均布着沿轴线设置的扶正肋，在内管内壁上沿螺旋线均布着径向直立的短钢丝。
钻井时，螺杆钻具输出旋转头通过喷反连接装置带动由内、外管和内、外钻头构成的取心器回转。在钻具内部流动的冲洗液的作用下，由于喷反连接装置与内、外管钻具的组合，是内管中产生较强的负压效应，并在孔底内、外钻头间形成反循环效果，使岩心（或破碎岩块）产生趋向于内管的运动，从而使得一般情况下不易获得的碎岩、砂样也可被采集到内管中。
本实用新型设计采用紧凑的取心器集成系统，在机械力学、水力学、动力学等性能上达到与普通螺杆钻具直接驱动相匹配的安全标准；在联接形式及外形结构上实现与三牙轮钻头的便捷互换；在外形尺寸及内部结构上达到取心钻进的功能要求。采取依靠冲洗液进行孔底喷射局部反循环的双管双动钻具集成系统，增加钻进时的岩心收集效果，尤其是增加破碎地层的取心效果。采用将丝扣联接、水力分配、喷反循环及喷反调节等多功能集成于一体的特制喷射反循环装置联接螺杆钻具与取心钻具，达到联接可靠、尺寸紧凑、空间利用充分的效果。采用特殊设计的圆唇厚胎型双管配套取心钻头，解决孔底喷反循环状态下钻进与取心协调兼顾的问题。采用爪式卡簧、带螺旋钢丝内管的措施，解决破碎地层中破碎岩样的获取、保留及提钻时保岩心、不掉岩样等问题。
本实用新型的有益效果是，采用该技术方法，可以使用普通螺杆钻具便捷地与三牙轮钻头(或其它全断面钻头)、取心器配套互换，从而达到具有全断面破碎岩石的定向造斜钻进、边取心边定向造斜钻进、一般地层孔底动力取心钻进、破碎地层孔底动力取心钻进等四个作业功能。尤其在破碎地层的取心钻进中，采用普通螺杆钻具与取心器配套，可以较好地解决全孔回转钻进时在破碎地层中难以成孔及通过定向弯曲钻孔时回转取心钻进较为困难的问题，解决破碎地层中获取破碎岩心难、提出破碎岩样难的问题。
该取心器也可直接应用在回转取心钻进中。本实用新型不仅解决了使用普通螺杆钻具定向造斜钻井时不能兼顾取心钻进的难题，而且解决了破碎地层中取心钻进的困难。
附图说明
下面将结合附图对本实用新型作进一步的描述，附图为本实用新型的剖视结构示意图。
具体实施方式
一种由螺杆钻具驱动的破碎地层取心器，如附图所示，包括普通螺杆钻具，喷反连接装置1一端具有圆锥外螺纹接头，另一端的阶梯圆柱接头上分别设置着外管连接螺纹和内管连接螺纹，其中圆锥外螺纹接头与普通螺杆钻具相连接，通过阶梯圆柱接头通过外管连接螺纹连接着外管2，内管连接螺纹连接着内管3，喷反连接装置1轴向设置的进水通孔10其排水孔11与内、外管3、2之间的间隙相通，喷反连接装置1与内管3连通的吸水孔12与进水通孔10连通，在外管2的端部设置着筒形外钻头4，外钻头4的内径与内管3间隙配合，在内管3的端部设置着筒形内钻头5，在内钻头5的外圆柱面上均布设置着轴向导流槽6，在内管3前端的内壁上设置着爪式卡簧7，在内管3的外壁上均布着沿轴线设置的扶正肋8，在内管3内壁上沿螺旋线均布着径向直立的短钢丝9。短钢丝9的结构为在内管3壁上按螺旋线轨迹进行钻孔，并在钻孔内焊接钢丝束。爪式卡簧7的结构为在圆筒形卡簧座端部的周边上，均布设置着向内管3中心弯曲的卡爪。内管3中的爪式卡簧7和螺旋状布置短钢丝9将起到卡阻岩心的作用，从而尽量减少或避免提钻时发生岩样掉落事故。扶正肋8为均布固结在外壁上的钢筋或条形钢带。扶正肋8的作用是扶正内管3，使其与外管2同心。外钻头4和内钻头5均为厚壁圆筒形钻头，外钻头4和内钻头5的壁厚分别大于外管2和内管3的壁厚。内、外钻头5、4的刀头分别由金刚石或硬质合金构成。内钻头5比外钻头4超前30mm—100mm。外钻头4的外径与普通螺杆钻具配套的三牙轮钻头的外径相等。喷反连接装置1的外径与普通螺杆钻具的外径相等。外管2和内管3均由厚壁岩心管构成。
Claims (9)
1.一种由螺杆钻具驱动的破碎地层取心器，包括普通螺杆钻具，其特征是：喷反连接装置（1）一端具有圆锥外螺纹接头，另一端的阶梯圆柱接头上分别设置着外管连接螺纹和内管连接螺纹，其中圆锥外螺纹接头与普通螺杆钻具相连接，阶梯圆柱接头通过外管连接螺纹连接着外管（2），内管连接螺纹连接着内管（3），喷反连接装置（1）轴向设置的进水通孔（10）其排水孔（11）与内、外管（3、2）之间的间隙相通，喷反连接装置（1）与内管（3）相通的吸水孔（12）与进水通孔（10）连通，在外管（2）的端部设置着筒形外钻头（4），外钻头（4）的内径与内管（3）间隙配合，在内管（3）的端部设置着筒形内钻头（5），在内钻头（5）的外圆柱面上均布设置着轴向导流槽（6），在内管（3）前端的内壁上设置着爪式卡簧（7），在内管（3）的外壁上均布着沿轴线设置的扶正肋（8），在内管（3）内壁上沿螺旋线均布着径向直立的短钢丝（9）。
2.根据权利要求1所述的由螺杆钻具驱动的破碎地层取心器，其特征是：爪式卡簧（7）的结构为在圆筒形卡簧座端部的周边上，均布设置着向内管（3）中心弯曲的卡爪。
3.根据权利要求1所述的由螺杆钻具驱动的破碎地层取心器，其特征是：扶正肋（8）为均布固结在外壁上的钢筋或条形钢带。
4.根据权利要求1所述的由螺杆钻具驱动的破碎地层取心器，其特征是：外钻头（4）和内钻头（5）均为厚壁圆筒形钻头，外钻头（4）和内钻头（5）的壁厚分别大于外管（2）和内管（3）的壁厚。
5.根据权利要求1或4所述的由螺杆钻具驱动的破碎地层取心器，其特征是：内、外钻头（5、4）的刀头分别由金刚石或硬质合金构成。
6.根据权利要求1所述的由螺杆钻具驱动的破碎地层取心器，其特征是：内钻头（5）比外钻头（4）超前30mm—100mm。
7.根据权利要求1所述的由螺杆钻具驱动的破碎地层取心器，其特征是：外钻头（4）的外径与普通螺杆钻具配套的三牙轮钻头的外径相等。
8.根据权利要求1所述的由螺杆钻具驱动的破碎地层取心器，其特征是：喷反连接装置（1）的外径与普通螺杆钻具的外径相等。
9.根据权利要求1所述的由螺杆钻具驱动的破碎地层取心器，其特征是：外管（2）和内管（3）均由厚壁岩心管构成。
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