CN213360064U - 一种取心工具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种取心工具，包括外筒、悬挂总成、堵心监测组件、解堵组件和取心钻头，所述悬挂总成包括内外筒接头和旋转总成，所述外筒的一端连接至所述取心钻头，所述外筒的另一端连接至所述内外筒接头，所述旋转总成嵌套于所述外筒内并与所述内外筒接头连接。所述堵心监测组件和所述解堵组件均嵌套于所述外筒内，所述堵心监测组件与所述旋转总成连接，所述解堵组件的一端连接至堵心监测组件，所述解堵组件的另一端连接有岩心爪组合件，所述岩心爪组合件靠近所述取心钻头分布。本实用新型能够帮助工作人员判断工具是否堵心，在堵心时可自动解除堵心。

Description

一种取心工具

技术领域

本实用新型涉及石油天然气岩心钻取装备技术领域，具体而言，涉及一种取心工具。

背景技术

为了从井下获取岩心用于对地质中含油气的分析和研究，工作人员都会在一定的层位用取心工具钻取岩心。一般来说，取心工具包括了外筒，内筒和取心钻头，其工作原理是在钻具的带动下，外筒和取心钻头旋转向下钻取岩心，并将钻取的岩心装入内筒，待岩心的长度达到要求后，割断岩心，然后起钻取出获得的岩心即可。目前的常规取心工具在松软破碎地层中取心时容易出现堵心的情况。常规取心工具无法预警并自动解除堵心状况，人为判断并解除堵心的效率低下，极大地影响了取心进尺和岩心收获率。

实用新型内容

针对现有技术之不足，本实用新型的目的在于提供一种取心工具，其结构简单，布局合理，能够帮助工作人员判断工具是否堵心，在堵心时可自动解除堵心。

本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：

一种取心工具，包括外筒、悬挂总成、堵心监测组件、解堵组件和取心钻头，所述悬挂总成包括内外筒接头和旋转总成，所述外筒的一端连接至所述取心钻头，所述外筒的另一端连接至所述内外筒接头，所述旋转总成嵌套于所述外筒内并与所述内外筒接头连接。所述堵心监测组件和所述解堵组件均嵌套于所述外筒内，所述堵心监测组件与所述旋转总成连接，所述解堵组件的一端连接至堵心监测组件，所述解堵组件的另一端连接有岩心爪组合件，所述岩心爪组合件靠近所述取心钻头分布。

根据一种优选实施方式，所述堵心监测组件包括挡流管、弹簧、滑套、悬挂轴、内筒转换接头和自动泄压总成，其中：所述挡流管的第一端嵌套于所述旋转总成内，所述挡流管的第二端与所述悬挂轴螺纹连接，所述弹簧套设于所述挡流管外，所述弹簧设置于所述旋转总成与所述悬挂轴之间。所述滑套的第一端连接至旋转总成，所述滑套的第二端与所述悬挂轴的第一端配合连接，所述挡流管、所述弹簧和所述悬挂轴均嵌套于所述滑套内。所述悬挂轴的第二端连接至所述内筒转换接头，所述自动泄压总成安装于所述内筒转换接头内。

根据一种优选实施方式，所述解堵组件包括嵌套于所述外筒内的内筒，所述内筒的第一端连接至内筒转换接头，所述内筒的第二端连接至岩心爪组合件。于所述内筒内嵌套有第二衬管，于所述第二衬管内嵌套有第一衬管，所述第二衬管和所述第一衬管均通过剪销与所述岩心爪组合件连接。

根据一种优选实施方式，所述内筒由两个半边圆筒结构拼接而成，所述两个半边圆筒的轴向结合面上设置有斜齿。

根据一种优选实施方式，所述挡流管的侧壁上贯穿设置有多个压力平衡槽。

根据一种优选实施方式，所述悬挂轴包括依次连接的第一段、第二段和第三段，其中：所述第一段的侧面设置有多个密封槽，并且所述第一段的侧面与所述滑套的内壁贴合，所述第二段和所述滑套的第二端的内孔均呈六方结构，所述第三段嵌套于所述内筒转换接头内并与其螺纹连接。

根据一种优选实施方式，所述密封槽内安装有密封圈和密封圈挡圈。

根据一种优选实施方式，所述内外筒接头和所述外筒之间、所述取心钻头和所述外筒之间均设置有稳定器。

根据一种优选实施方式，所述外筒由多个外筒短节连接而成。

根据一种优选实施方式，所述旋转总成处设置有斜向分流孔。

本实用新型实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

本实用新型设计合理、结构简单，通过堵心监测组件可帮助工作人员判断取心过程中是否发生堵心，可靠度高。通过解堵组件可实现工具的自动解堵，从而提高了取心的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中内筒的半剖结构示意图；

图3为本实用新型中挡流管的半剖结构示意图；

图4为本实用新型中悬挂轴的半剖结构示意图；

图5为图4中A-A截面的剖视图。

图标：1-内外筒接头，2-稳定器，3-旋转总成，31-斜向分流孔，4-挡流管，5-弹簧，6-滑套，7-密封圈，8-密封圈挡圈，9-悬挂轴，91-第一段，92-密封槽，93-第二段，94-第三段，10-外筒短节，11-内筒转换接头，12-自动泄压总成，13-内筒，14-外筒，15-第二衬管，16-第一衬管，17-剪销，18-岩心爪组合件，19-取心钻头，20-压力平衡槽，21-斜齿。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参照图1至图5，一种取心工具，包括外筒14、悬挂总成、堵心监测组件、解堵组件和取心钻头19，悬挂总成包括内外筒接头1和旋转总成3，外筒14的一端连接至取心钻头19，外筒14的另一端连接至内外筒接头1，旋转总成3嵌套于外筒14内并与内外筒接头1连接。堵心监测组件和解堵组件均嵌套于外筒14内，堵心监测组件与旋转总成3连接，解堵组件的一端连接至堵心监测组件，解堵组件的另一端连接有岩心爪组合件18，岩心爪组合件18靠近取心钻头19分布。具体的，悬挂总成上部接钻具，以传递钻压和扭矩，下部悬挂整个取心工具。堵心监测组件通过工具内钻井液的流道面积的改变来监测是否发生堵心。

进一步的，如图1所示，堵心监测组件包括挡流管4、弹簧5、滑套6、悬挂轴9、内筒转换接头11和自动泄压总成12，其中：挡流管4的第一端嵌套于旋转总成3内，挡流管4的第二端与悬挂轴9螺纹连接，弹簧5套设于挡流管4外，弹簧5设置于旋转总成3与悬挂轴9之间。滑套6的第一端与旋转总成3螺纹连接，滑套6的第二端与悬挂轴9的第一端配合连接，具体的，如图1所示，悬挂轴9的第一端嵌套于滑套6内并悬挂于滑套6的第二端。挡流管4、弹簧5和悬挂轴9均嵌套于滑套6内。悬挂轴9的第二端连接至内筒转换接头11，自动泄压总成12安装于内筒转换接头11内。进一步的，旋转总成3处设置有斜向分流孔31。钻井液流经斜向分流孔31。本实施例中，旋转总成3和自动泄压总成12的结构同公开号为CN202914006U的中国专利所公开的一种加压式取心工具中的旋转总成和自动泄压总成。

具体的，当发生堵心时，内筒13推动内筒转换接头11，并通过悬挂轴9推动挡流管4在旋转总成3内上移，与此同时，悬挂轴9和旋转总成3压缩弹簧5。本实施例中，挡流管4上移过程中，斜向分流孔31的部分会被遮挡，此时工具内钻井液的流道面积减小，进而导致泵压升高，若泵压持续居高不下，则工作人员可据此判断发生堵心，从而实现堵心监测判断的功能。

如图1所示，解堵组件包括嵌套于外筒14内的内筒13，内筒13的第一端连接至内筒转换接头11，内筒13的第二端连接至岩心爪组合件18并与其螺纹连接。于内筒13内嵌套有第二衬管15，于第二衬管15内嵌套有第一衬管16，第二衬管15和第一衬管16均通过剪销17与岩心爪组合件18连接。具体的，当岩心进入第一衬管16后并发生堵心时，继续钻进使得第一衬管16上移，并通过剪断剪销17让第一衬管16与岩心一起在内筒13中上移，从而达到解除堵心的目的，使得钻进得以继续。在后续的岩心进入第二衬管15后再次堵心时，其解堵原理同第一衬管16，在此不再赘述。需要说明的是，衬管的数量依据实际需要设定，本实施例中设置的第二衬管15和第一衬管16可实现两次解堵。

为了便于将岩心取出，如图2所示，内筒13由两个半边圆筒结构拼接而成，两个半边圆筒的轴向结合面上设置有斜齿21。具体的，内筒13的两端设置有螺纹，用于和其他部件连接。两个半边圆筒结构扣接时，其各自的斜齿21彼此啮合，可减小被涨开的可能。在取出岩心时，将内筒13的两个半边圆筒结构分离即可。

如图3所示，挡流管4的侧壁上贯穿设置有多个压力平衡槽20，多个压力平衡槽20均匀分布。本实施例中，由于挡流管4处于相对密闭的环境，当内筒13上移时，挡流管4外围容积发生变化，但是压力不易及时释放，此时的压力平衡槽20可平衡压力，从而避免因为内外压差导致挡流管4变形的情况。

如图4和图5所示，悬挂轴9包括依次连接的第一段91、第二段93和第三段94，其中：第一段91的侧面设置有多个密封槽92，并且第一段91的侧面与滑套6的内壁贴合，第二段93呈六方结构，第三段94嵌套于内筒转换接头11内并与其螺纹连接。密封槽92内安装有密封圈7和密封圈挡圈8。本实施例中，滑套6的第二端的内孔的外形与第二段93的外形相适配，均呈六方结构。密封圈7和密封圈挡圈8用以密封。本实施例中，首先装配固定滑套6和悬挂轴9，然后将内筒转换接头11旋紧在悬挂轴9上，此时，第二段93的六方结构可以为悬挂轴9与内筒转换接头11的螺纹安装提供扭矩，便于拆装。

本实施例中，内外筒接头1和外筒14之间、取心钻头19和外筒14之间均设置有稳定器2，可以保证工具稳定钻进。

本实施例中，外筒14由多个外筒短节10连接而成。

本实用新型的工作原理：取心遇堵时，岩心作用在第一衬管16上的力会推动内筒13向上移动，同时也会带动挡流管4压缩弹簧5上行，当挡流管4上行到一定位置时，旋转总成3的斜向分流孔31会有部分被挡住仍然存在循环通道，工具内钻井液流道面积减小，泵压升高，若泵压持续居高不下，此时可判断为堵心，继续增加钻压钻进，此时随着继续钻进，岩心对第一衬管16的作用力会逐渐增加，当该作用力等于剪销17的剪切力时，剪销17被剪断，第一衬管16随着岩心一起上行，即可解除堵心。此时，岩心对内筒的作用力几乎不存在，在弹簧5、内筒13自重和压差因为自动泄压总成12上端憋有压力，通过自动泄压总成12的钢球传递到内筒13的共同作用下，内筒13回复到原位，重新建立正常的循环通道，上部差压消失，可进行正常的取心钻进。此时后续的岩心进入第二衬管15内，再次堵心时其解堵原理同第一衬管16。如果进心的阻力小于弹簧5设计的最大弹力，则不需进行剪销17解堵，弹簧5弹力即可抵消进心阻力。如此往复，根据设计的衬管层数不同，可以达到不同次数的解堵效果。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种取心工具，其特征在于：包括外筒(14)、悬挂总成、堵心监测组件、解堵组件和取心钻头(19)，所述悬挂总成包括内外筒接头(1)和旋转总成(3)，所述外筒(14)的一端连接至所述取心钻头(19)，所述外筒(14)的另一端连接至所述内外筒接头(1)，所述旋转总成(3)嵌套于所述外筒(14)内并与所述内外筒接头(1)连接；

所述堵心监测组件和所述解堵组件均嵌套于所述外筒(14)内，所述堵心监测组件与所述旋转总成(3)连接，所述解堵组件的一端连接至堵心监测组件，所述解堵组件的另一端连接有岩心爪组合件(18)，所述岩心爪组合件(18)靠近所述取心钻头(19)分布。

2.根据权利要求1所述的取心工具，其特征在于：所述堵心监测组件包括挡流管(4)、弹簧(5)、滑套(6)、悬挂轴(9)、内筒转换接头(11)和自动泄压总成(12)，其中：

所述挡流管(4)的第一端嵌套于所述旋转总成(3)内，所述挡流管(4)的第二端与所述悬挂轴(9)螺纹连接，所述弹簧(5)套设于所述挡流管(4)外，所述弹簧(5)设置于所述旋转总成(3)与所述悬挂轴(9)之间；

所述滑套(6)的第一端连接至旋转总成(3)，所述滑套(6)的第二端与所述悬挂轴(9)的第一端配合连接，所述挡流管(4)、所述弹簧(5)和所述悬挂轴(9)均嵌套于所述滑套(6)内；

所述悬挂轴(9)的第二端连接至所述内筒转换接头(11)，所述自动泄压总成(12)安装于所述内筒转换接头(11)内。

3.根据权利要求2所述的取心工具，其特征在于：所述解堵组件包括嵌套于所述外筒(14)内的内筒(13)，所述内筒(13)的第一端连接至内筒转换接头(11)，所述内筒(13)的第二端连接至岩心爪组合件(18)；

于所述内筒(13)内嵌套有第二衬管(15)，于所述第二衬管(15)内嵌套有第一衬管(16)，所述第二衬管(15)和所述第一衬管(16)均通过剪销(17)与所述岩心爪组合件(18)连接。

4.根据权利要求3所述的取心工具，其特征在于：所述内筒(13)由两个半边圆筒结构拼接而成，所述两个半边圆筒的轴向结合面上设置有斜齿(21)。

5.根据权利要求2所述的取心工具，其特征在于：所述挡流管(4)的侧壁上贯穿设置有多个压力平衡槽(20)。

6.根据权利要求5所述的取心工具，其特征在于：所述悬挂轴(9)包括依次连接的第一段(91)、第二段(93)和第三段(94)，其中：

所述第一段(91)的侧面设置有多个密封槽(92)，并且所述第一段(91)的侧面与所述滑套(6)的内壁贴合，所述第二段(93)和所述滑套(6)的第二端的内孔均呈六方结构，所述第三段(94)嵌套于所述内筒转换接头(11)内并与其螺纹连接。

7.根据权利要求6所述的取心工具，其特征在于：所述密封槽(92)内安装有密封圈(7)和密封圈挡圈(8)。

8.根据权利要求1所述的取心工具，其特征在于：所述内外筒接头(1)和所述外筒(14)之间、所述取心钻头(19)和所述外筒(14)之间均设置有稳定器(2)。

9.根据权利要求8所述的取心工具，其特征在于：所述外筒(14)由多个外筒短节(10)连接而成。

10.根据权利要求9所述的取心工具，其特征在于：所述旋转总成(3)处设置有斜向分流孔(31)。

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