CN213980726U - 一种绳索定向取心钻进装置 - Google Patents

Abstract

一种绳索定向取心钻进装置，包括外总成和内总成，内总成由上至下设有捞矛头、弹卡器、轴承组、心轴和岩心管，内总成还包括测斜机构，测斜机构位于岩心管内，测斜机构设有电子多点测斜仪和测斜仪支撑座，测斜仪支撑座为空腔结构，测斜仪支撑座上部与心轴的下部螺纹连接，电子多点测斜仪固定在测斜仪支撑座的空腔内，电子多点测斜仪外壁设有测斜仪标示刻线，测斜仪支撑座外壁设有支撑座标示刻线，测斜仪标示刻线与支撑座标示刻线位于二者几何中心同侧的同一直径线。本实用新型通过绳索取心技术获取具有方位记录的岩心，通过测斜仪的多点方位数据与获取的具有方位刻线的岩心，可真实还原地层裂缝走向及方位，是研究裂缝系统的重要途径。

Description

一种绳索定向取心钻进装置

技术领域

本实用新型涉及一种井孔钻进装置，尤其是一种定向取心的绳索取心钻进装置，属于钻井设备技术领域。

背景技术

绳索取心钻进是在特制的绳索钻杆中投入钻具内总成，取心钻进结束后，使用绳索打捞器将内总成打捞出地表，以获取岩心的一种地质勘探钻孔施工方法，由于取心过程不需要将孔内数百或数千米钻杆提出地表，因此大大提高了工作效率。常规绳索取心钻进方法所使用的钻具外总成由外管上接绳索钻杆组成，内总成包括岩心管、心轴及轴承单动悬挂组件，通过绳索取心获取的岩心可以了解地层岩石的物理特性、结构、矿物组成等，也可对地层中岩层的厚度和埋藏深度精准评估。但是常规绳索取心获取的岩心无法精准测定目的储层裂缝和层理结构的走向、倾角以及岩层的定向渗透等关键参数，对于资源储层评价和地质勘查中地应力分析均无法提供可靠的数据依据。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种绳索定向取心钻进装置，所述装置可恢复岩心在地层中的原始状态，精确还原归位，从而可获取地层裂缝和岩层层理的产状要素等重要数据。

本实用新型所述问题是以下述技术方案解决的：

一种绳索定向取心钻进装置，包括外总成和装配在外总成内的内总成，内总成由上至下设有捞矛头、弹卡器、轴承组、心轴和岩心管，外总成设有外管，外管下部连接钻头，内总成还包括测斜机构，测斜机构位于岩心管内，测斜机构设有电子多点测斜仪和测斜仪支撑座，测斜仪支撑座为空腔结构，测斜仪支撑座上部与心轴的下部螺纹连接，电子多点测斜仪固定在测斜仪支撑座的空腔内，电子多点测斜仪外壁设有测斜仪标示刻线，测斜仪支撑座外壁设有支撑座标示刻线，测斜仪标示刻线与支撑座标示刻线位于二者几何中心同侧的同一直径线。

上述绳索定向取心钻进装置，所述岩心管下端螺纹连接岩心卡簧座，岩心卡簧座的内表面为圆锥面，卡簧装配在圆锥面处，岩心卡簧座的下端内壁处设有主刻刀，岩心卡簧座的下端外壁对应主刻刀的方位设有卡簧座标示刻线。

上述绳索定向取心钻进装置，所述岩心管外壁设有岩心管标示刻线。

上述绳索定向取心钻进装置，所述电子多点测斜仪的外壁上设置测斜仪扶正块，测斜仪扶正块沿电子多点测斜仪的外壁均布三排，每排设有数块。

上述绳索定向取心钻进装置，所述岩心卡簧座的下端内壁处设有扶正刻刀，扶正刻刀设置两块，两块扶正刻刀相对主刻刀对称，两块扶正刻刀之间的夹角为60°，扶正刻刀与主刻刀的夹角为150°。

上述绳索定向取心钻进装置，测斜仪支撑座底部设有过流孔。

本实用新型所述绳索定向取心钻进装置的有益效果如下：

本实用新型通过绳索取心技术获取具有方位记录的岩心，通过测斜仪的多点方位数据与获取的具有方位刻线的岩心，可真实还原地层裂缝走向及方位，是研究裂缝系统的重要途径。通过准确的裂缝体系研究，有效评价裂缝系储集层油气动态和钻井工作液、水力压裂及注水开采的流体对储层的损害程度，是页岩油气资源评价、地热开发评估及地质勘查地应力评价的有效技术手段。本实用新型增加了绳索取心钻进的应用范围，通过将带方位标识岩心在地层中原始方位的还原恢复，为地层裂缝的产状和性质评价及地质勘查地应力研究提供了高效的取心钻进方法。

附图说明

图1是本实用新型的剖面结构示意图；

图2是多点测斜仪安装剖面示意图；

图3是图2中A-A剖面结构示意图；

图4是岩心管剖面示意图；

图5是图4中B-B剖面结构示意图；

图6是岩心卡簧座结构剖面示意图；

图7是图6中N-N剖面结构示意图；

图中各标号清单为：

1、捞矛头，2、外管，3、弹卡器，4、轴承组，5、心轴，6、锁紧螺母，7、岩心管接头，8、岩心管,8-1、岩心管标示刻线，9、测斜仪支撑座，9-1、过流孔，9-2、支撑座标示刻线，10、电子多点测斜仪，10-1、测斜仪扶正块，10-2、测斜仪标示刻线，11、钻头，12、岩心卡簧座，12-1、主刻刀，12-2、扶正刻刀，12-3、卡簧座标示刻线，13、卡簧，14、密封套。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

参看图1，本实用新型由外总成和内总成组成。所述外总成设有外管2，外管下部设有钻头11。内总成装配在外总成内，内总成由上至下设有捞矛头1、弹卡器3、轴承组4、心轴5和岩心管8。在捞矛头受拉时弹卡器可收回。密封套14安装在轴承组上部，用于改变钻井工作液流向。岩心管接头7与岩心管通过螺纹连接在心轴处，通过锁紧螺母9锁紧。岩心卡簧座12通过螺纹连接在岩心管下端，卡簧13配合安装于卡簧座的内壁圆锥面处。正常钻进工作过程时，内总成通过弹卡器悬挂于外总成内上下定位锁止，将绳索取心通道封堵；钻进装置取心工作结束时，弹卡器在受拉状态下收回，解除内总成锁止状态，内总成在打捞装置控制下沿绳索取心通道上下运动。

参看图1-图3，所述内总成还包括用于测量钻进走向的测斜机构，测斜机构位于岩心管内，测斜机构设有电子多点测斜仪10和测斜仪支撑座9。测斜仪支撑座为空腔结构，测斜仪支撑座上部与心轴的下部螺纹连接，电子多点测斜仪固定安装在测斜仪支撑座的空腔内。电子多点测斜仪外壁设有测斜仪标示刻线10-2，测斜仪支撑座外壁设有支撑座标示刻线9-2，测斜仪标示刻线与支撑座标示刻线位于二者几何中心同侧的同一直径线，即测斜仪标识刻线与支撑座标识刻线定位安装保持方位角度一致。电子多点测斜仪的外壁上设置测斜仪扶正块10-1，测斜仪扶正块沿电子多点测斜仪的外壁均布三排，每排设有数块。电子多点测斜仪在钻进过程中通过测斜仪扶正块保持居中。测斜仪支撑座底部设有过流孔9-1，钻井工作液可通过过流孔流向下部钻具中。上述电子多点测斜仪为一种储存式电子测斜系统，在井下间隔固定时间进行方位角和井斜角的测量，并将多点数据储存于仪器的存储器中，随取心钻具到达地面后通过测斜系统进行处理和分析。

参看图4-图7，岩心管外壁设有岩心管标示刻线8-1。岩心卡簧座12的下端内壁处设有主刻刀12-1，岩心卡簧座的下端外壁对应主刻刀的方位设有卡簧座标示刻线12-3。岩心卡簧座12的下端内壁处还设有扶正刻刀12-2，扶正刻刀设置两块，两块扶正刻刀相对主刻刀对称，两块扶正刻刀之间的夹角为60°，扶正刻刀与主刻刀的夹角为150°。两块扶正刻刀尖端对应的内径大于主刻刀尖端对应的内径。钻进过程中，岩心进入岩心管经过卡簧座位置时，由卡簧座的两个扶正刻刀扶正岩心，主刻刀对岩心进行方位标识刻痕。定向取心钻进装置中，岩心管通过岩心管标示刻线与测斜仪支撑座标识刻线安装确定相对方位，岩心卡簧座标示刻线与岩心管标示刻线安装确定相对方位，主刻刀与卡簧座标示刻线保持相同的方位角度。

本实用新型工作时，通过测量可获取测斜仪支撑座标识刻线9-2、岩心管标识刻线8-1与卡簧座标识刻线12-3的相对方位，依次可确定测斜仪标示刻线即测斜仪基准线10-2与主刻刀12-1的相对方位，从而确定测斜仪标示刻线与获取的岩心上主标记槽即主刻刀刻痕的相对方位，通过岩心上主刻刀刻痕与多点测斜仪间隔时间记录的井斜、方位数据将岩心上的裂缝恢复到地层中的原始位置，可直接获取地层裂缝和岩层层理的产状要素(倾角、倾向)。

Claims (6)

1.一种绳索定向取心钻进装置，包括外总成和装配在外总成内的内总成，内总成由上至下设有捞矛头(1)、弹卡器(3)、轴承组(4)、心轴(5)和岩心管(8)，外总成设有外管(2)，外管下部连接钻头(11)，其特征在于：内总成还包括测斜机构，测斜机构位于岩心管内，测斜机构设有电子多点测斜仪(10)和测斜仪支撑座(9)，测斜仪支撑座为空腔结构，测斜仪支撑座上部与心轴的下部螺纹连接，电子多点测斜仪固定在测斜仪支撑座的空腔内，电子多点测斜仪外壁设有测斜仪标示刻线(10-2)，测斜仪支撑座外壁设有支撑座标示刻线(9-2)，测斜仪标示刻线与支撑座标示刻线位于二者几何中心同侧的同一直径线。

2.根据权利要求1所述的绳索定向取心钻进装置，其特征在于：所述岩心管下端螺纹连接岩心卡簧座(12)，岩心卡簧座的内表面为圆锥面，卡簧(13)装配在圆锥面处，岩心卡簧座的下端内壁处设有主刻刀(12-1)，岩心卡簧座的下端外壁对应主刻刀的方位设有卡簧座标示刻线(12-3)。

3.根据权利要求2所述的绳索定向取心钻进装置，其特征在于：所述岩心管外壁设有岩心管标示刻线(8-1)。

4.根据权利要求3所述的绳索定向取心钻进装置，其特征在于：所述电子多点测斜仪的外壁上设置测斜仪扶正块(10-1)，测斜仪扶正块沿电子多点测斜仪的外壁均布三排，每排设有数块。

5.根据权利要求4所述的绳索定向取心钻进装置，其特征在于：所述岩心卡簧座的下端内壁处设有扶正刻刀(12-2)，扶正刻刀设置两块，两块扶正刻刀相对主刻刀对称，两块扶正刻刀之间的夹角为60°，扶正刻刀与主刻刀的夹角为150°。

6.根据权利要求5所述的绳索定向取心钻进装置，其特征在于：测斜仪支撑座底部设有过流孔(9-1)。

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