CN203559832U - 一种囊袋多节捆绑式绳索取心钻具 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种囊袋多节捆绑式绳索取心钻具，包括绳索钻具、多节捆绑式囊袋总成、超前侧喷式钻头，其中多节捆绑式囊袋总成由伞型单向阀、内管、囊袋、扰动式多节捆绑机构、变径卡簧、卡簧座组成，伞型单向阀外围有对中机构，且内含筛网，筛网为密布互不连通的轴向通路，单向阀排水口呈花管状，囊袋上端与伞型单向阀采用过盈配合并箍紧，扰动式多节捆绑机构同囊袋下端一同固定于变径卡簧处，与之采用过盈配合并箍紧，卡簧与卡簧座采用楔形接触，卡簧座无水口；超前侧喷式钻头的钢体采用变径钢体，在钢体变径处设计有均匀分布的由内向外的斜水口，超前侧喷式钻头外径部分设计有均匀分布的水口和水槽。本实用新型能满足在极破碎、易冲蚀、极软弱、水敏性等地层中施工提高岩（矿）心取心率的需要，可实现岩（矿）心采取率达到90%以上。

Description

一种囊袋多节捆绑式绳索取心钻具

技术领域

本实用新型涉及一种取心钻具，特别是涉及适用于极破碎、易冲蚀、极软弱、水敏性等地层的钻探用的一种囊袋多节捆绑式绳索取心钻具。 

背景技术

随着资源勘探、深海钻探技术的发展，对钻探效率和质量的要求也越来越高，但是采用常规的岩心钻探方法在硬、脆、碎、漏、坍、软弱易冲蚀等复杂地层的施工中仍存在很大难度。虽然，目前已经有一些办法可以解决此类复杂地层钻进效率低、岩矿心采取率低、钻孔质量差、钻头寿命低、孔底事故多、钻探成本高等问题，但是对于极破碎、易冲蚀、极软弱、水敏性等地层中取心率低的问题，一直是国内、外钻探领域亟待解决的难题。 

无泵钻具虽然能提高在极破碎、易冲蚀、极软弱、水敏性等地层中的采心率，但因要提钻取心，施工效率低，劳动强度大，频繁提钻影响孔壁稳定。 

在极破碎、易冲蚀、极软弱、水敏性等地层中钻进，因冲洗液经过卡簧座后从钻头内流出，很容易冲蚀进入钻头内或钻头前面的岩（矿）心。即使采用底喷钻头，冲洗液从钻头底部喷出后，也容易把尚未进入钻头的极破碎、易冲蚀、极软弱、水敏性等岩（矿）心冲蚀掉，造成岩（矿）心采心率低。 

在极破碎、易冲蚀、极软弱、水敏性等地层中钻进，因岩（矿）心易堵塞磨失、冲蚀，为保证采心率，钻进过程中回次进尺一般不能超过1米，特别难采地层回次进尺不能超过0.5米。绳索取心钻具内管一般为3米长，在孔内有水的情况下，内管中岩（矿）心上部就有至少2米的水柱，打捞岩（矿）心时水柱往往把岩（矿）心压出内管造成空管。 

发明内容

本实用新型专利的目的就是提供一种克服现有技术缺陷的用于极破碎、易冲蚀、极软弱、水敏性等地层的取心钻具。 

本实用新型专利的技术方案是通过以下途径实现的，它包括绳索钻具、多节捆绑式囊袋总成、超前侧喷钻头等，其中，多节捆绑式囊袋总成由伞型单向阀、内管、囊袋、扰动式多节捆绑机构、变径卡簧、卡簧座组成，伞型单向阀外围设有对中机构且内含筛网，筛网为密布互不连通的轴向通路，囊袋上端与伞型单向阀采用过盈配合并箍紧，扰动式多节捆绑机构同囊袋下端一同固定于变径卡簧处，与之采用过盈配合并箍紧，卡簧与卡簧座采用楔形接触，卡簧座无水口；超前侧喷式钻头的钢体采用变径钢体，在钢体变径处均匀分布由内向外的斜水口，超前侧喷式钻头的外径部分设计有至少4个均匀分布的水口和水槽。 

本实用新型专利能满足在极破碎、易冲蚀、极软弱、水敏性等地层中施工提高岩（矿）心采取率的需要，在实施普通绳索取心钻进工艺且不需改变和增加其他钻探设备的前提下，可以实现岩（矿）心采取率达到90%以上。 

本实用新型专利具有如下特点： 

1、在极破碎、易冲蚀、极软弱、水敏性等地层的岩心钻探中，可以有效地提高岩（矿）心采取率。

2、囊袋的设计有效地包裹岩心减弱钻井液的侵蚀，扰动式多节捆绑机构实现囊袋分节段自动收缩捆绑岩心，即使针对极破碎岩心，除最后一分段外均可做到100%的采取，同时扰动式多节捆绑机构可实现对囊袋的保护，抵抗多节捆绑式囊袋总成在下落过程中钻井液对囊袋顶部的冲击力，防止囊袋被冲散。 

3、囊袋内残留的钻井液可通过伞型单向阀排出，减弱钻井液对岩（矿）心的浸润，伞型单向阀内含筛网进一步限制了细小岩心粒随钻井液的移动，将其限制在囊袋内，减弱细小粉粒进入内外管间隙所引起的钻具磨损或粘钻卡钻事故，同时单向阀的花管排水口增大钻井液流动路径，辅助降低钻井液对囊袋顶部的冲击，此外，伞型结构减弱了囊袋上升过程的阻力。 

4、超前侧喷式钻头的设计，显著降低了冲洗液对岩（矿）心的冲刷，这不仅可以用于极破碎、易冲蚀、极软弱、水敏性等地层中，还可以用于脆、漏、塌等复杂地层中。斜水口的设计防止钻井液直接接触和冲刷岩心。 

附图说明

图1为本实用新型上半截结构示意图。 

图2为本实用新型下半截结构示意图。 

图3为多节捆绑式囊袋总成的结构示意图。 

图4为超前侧喷钻头的结构示意图。 

图中：绳索钻具1、外管总成2、多节捆绑式囊袋总成3、超前侧喷钻头4，内管5、伞型单向阀6、囊袋7、扰动式多节捆绑机构8和变径卡簧9、卡簧座10，变径钢体11、斜水口12、水口13。 

具体实施方式

下面结合附图详细描述本实用新型的具体实施方式。 

如图1、2、3、4所示，本实用新型专利包括绳索取心钻具1、多节捆绑式囊袋总成3、超前侧喷钻头4，其中，多节捆绑式囊袋总成3由内管5、伞型单向阀6、囊袋7、扰动式多节捆绑机构8和变径卡簧9、卡簧座10组成，伞型单向阀6外围有对中机构且内含筛网，筛网为密布互不连通的轴向通路，单向阀排水口呈花管状，囊袋7上端与伞型单向阀6采用过盈配合并箍紧，扰动式多节捆绑机构8同囊袋7下端一起固定于变径卡簧9处，与之采用过盈配合并箍紧，卡簧9与卡簧座10采用楔形接触，卡簧座10无水口；超前侧喷式钻头4的钢体采用变径钢体11，在钢体变径处均匀分布由内向外的斜水口12，斜水口12的设计防止钻井液直接接触和冲刷岩心，且超前侧喷式钻头4的外径部分设计有至少4个均匀分布的水口13和水槽。 

通过结构改变，实现了： 

1、超前侧喷钻头改变了冲洗液的流向，冲洗液从钻头侧面喷出，保证了进入钻头的岩（矿）心不被冲蚀；钻头超前部分罩住尚未进入钻头的岩（矿）心，同时减弱了冲洗液的流速，有效地保护了钻头前部的岩（矿）石。

2、囊袋对岩（矿）心的包裹有效的减弱了钻井液对其的侵蚀，尤其针对极破碎、易冲蚀、极软弱、水敏性等地层，提高了岩（矿）心的保真度和采心率；扰动式多节捆绑机构实现囊袋分节段自动收缩捆绑岩心，即使针对极破碎地层或细沙砾层，也可保证各分段100%的采取率，大幅提高岩（矿）心的取心质量，同时由于囊袋的分段收缩捆绑，对下段岩（矿）心基本无挤压作用，有效提高岩（矿）心原位特性，同时扰动式多节捆绑机构可实现对囊袋的保护，防止多节捆绑式囊袋总成在下落过程中所受的钻井液冲击力对囊袋正常工作稳定性的影响。 

3、在极破碎、易冲蚀、极软弱、水敏性等地层中钻进取心，囊袋内残留钻井液从伞型单向阀排出，减弱钻井液对岩（矿）心的浸润，同时伞型单向阀所含筛网限制了细小岩（矿）心随钻井液的移动，将其留在囊袋内，降低细小粉粒进入内外管间隙所引起的钻具磨损或粘钻卡钻事故，间接提高取心效率，同时起到对钻井液物理过滤的作用，单向阀的花管排水口增大钻井液流动路径，辅助降低钻井液对囊袋顶部的冲击，此外，伞型结构减弱了囊袋上升过程中阻力。 

本实用新型专利的具体使用方法： 

当遇到极破碎、易冲蚀、极软弱、水敏性等采心困难的地层时，将内管总成打捞上来，换成囊袋多节捆绑式绳索取心钻具，配合采用超前侧碰式钻头进行钻进。

囊袋多节捆绑式绳索取心钻具是钻进过程中通过囊袋的分节段自动收缩捆绑岩心，随着岩（矿）心进入囊袋推动囊袋伸展，岩（矿）心每进入囊袋0.1～1米，作用于囊袋的多节捆绑机构会自动收缩箍紧囊袋，进入囊袋的钻井液从伞型单向阀排除，保证岩（矿）心的保真度和采取率。 

囊袋多节捆绑式绳索取心钻具配合超前侧喷式钻头，超前侧喷式钻头改变钻井液流向，保护钻头前部岩（矿）心免受钻井液冲刷，囊袋保证进入岩心管的岩心免受钻井液侵蚀，并通过多节捆绑，有效固定破碎、软弱岩心，避免其在提钻过程中的滑落，残留在囊袋内的钻井液从伞型单向阀排出，减小对岩（矿）心的浸润，并通过伞型单向阀所含筛网将细小岩心颗粒过滤在囊袋内，降低细小粉粒进入内外管间隙所引起的钻具磨损或粘钻卡钻事故，对钻井液进行物理过滤，此外，伞型结构减弱了囊袋上升过程中阻力。 

采用绳索钻具钻进，不需提大钻，在配合囊袋多节捆绑式取心和超前侧喷式钻头，大幅提高取心质量和取心保真度，提高钻进效率。

Claims (1)

1.一种囊袋多节捆绑式绳索取心钻具，包括绳索钻具（1）、多节捆绑式囊袋总成（3）、超前侧喷钻头（4），其特征在于：

A）所述的多节捆绑式囊袋总成（3）由内管（5）、伞型单向阀（6）、囊袋（7）、扰动式多节捆绑机构（8）和变径卡簧（9）、卡簧座（10）组成，伞型单向阀（6）外围设有对中机构且内含筛网，筛网为密布互不连通的轴向通路，囊袋（7）上端与伞型单向阀（6）采用过盈配合并箍紧，扰动式多节捆绑机构（8）同囊袋（7）下端一起固定于变径卡簧（9）处，与之采用过盈配合并箍紧，卡簧（9）与卡簧座（10）采用楔形接触，卡簧座（10）无水口；

B）所述的超前侧喷式钻头（4）的钢体采用变径钢体（11），在钢体变径处设有均匀分布的由内向外的斜水口（12），超前侧喷式钻头（4）的外径部分设计有至少4个均匀分布的水口（13）和水槽。

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