CN218862567U - 一体式绳索取芯系统及绳索取芯专用钻机 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一体式绳索取芯系统及绳索取芯专用钻机，包括：液压系统、泥浆系统、动力头系统和井架系统，所述液压系统分别为所述泥浆系统和所述动力头系统提供驱动源，所述井架系统用于承载所述动力头系统；其中，所述泥浆系统包括泥浆池和泥浆泵，所述泥浆泵的入口与所述泥浆池的出口连通，所述泥浆泵的出口连通有输出管路，所述输出管路上设置压力调节阀，所述压力调节阀将所述输出管路分为第一管路和第二管路，所述第一管路与所述的动力头系统连通，所述第二管路与所述泥浆池的入口连通。通过本实用新型提供的系统，可实现一体化钻井取芯，具有作业时间短、作业效率高、取芯完整、施工成本低、适用场景广泛等优点。

Description

一体式绳索取芯系统及绳索取芯专用钻机

技术领域

本申请涉及油气地震勘探设备领域，特别是涉及一体式绳索取芯系统及绳索取芯专用钻机。

背景技术

在地震勘探中，岩芯是发现油气层和研究地层、生油层、储油层、盖层、构造等的重要资料，通过对岩芯的观察研究，可以直接地了解地下岩层的岩性、物性和含油、气、水产状特征。取岩芯是在钻井过程中使用特殊的取芯工具把地下岩石成块地取到地面上来，通过它可以测定岩石的各种性质，直观地研究地下构造和岩石沉积环境。传统的取芯工具作业时间长，绳索取芯具有辅助作业时间短、作业效率高、护壁效果好、岩芯质量高等优点，逐渐成为主要取芯手段。其中绳索取芯钻具主要由取芯钻具外管和放置于取芯钻具外管内部的岩芯内管两部分组成，每完成一个回次的取芯钻进后，驱动绳索下放打捞器可对岩芯内管进行打捞。

然而，在石油勘探过程中，在柴达木盆地高寒、高海拔等地质条件较苛刻的区域，普通的取芯钻机设备取芯搬迁作业困难，施工综合成本较高。目前还未有配套的专业绳索取芯钻机，以适用于物探复杂的野外作业环境。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型第一方面提供了一体式绳索取芯系统，可实现一体化钻井取芯，具有作业时间短、作业效率高、取芯完整、施工成本低、适用场景广泛等优点。

本实用新型的技术方案是：

一体式绳索取芯系统，包括：液压系统、泥浆系统、动力头系统和井架系统，所述液压系统为所述动力头系统提供驱动源，所述井架系统用于承载所述动力头系统；其中，

所述泥浆系统包括泥浆池和泥浆泵，所述泥浆泵的入口与所述泥浆池的出口连通，所述泥浆泵的出口连通有输出管路，所述输出管路上设置压力调节阀，所述压力调节阀将所述输出管路分为第一管路和第二管路，所述第一管路与所述的动力头系统连通，所述第二管路与所述泥浆池的入口连通。

作为优选方案之一，所述泥浆系统还包括安全阀，所述安全阀设置在所述泥浆泵和所述压力调节阀之间的所述输出管路上。

作为优选方案之一，所述动力头系统壳体、液压马达、主轴中心管、钻杆过渡接头和齿轮减速器，所述液压马达的输出轴通过所述齿轮减速器与所述主轴中心管连接；

其中，所述主轴中心管的上下贯穿，下端通过所述钻杆过渡接头连通钻杆，上端用于允许绳索取芯装置穿过。

作为优选方案之一，所述壳体侧壁固定有鹅颈弯管接头，所述鹅颈弯管接头与所述第一管路连通，以将从所述第一管路输入的冲洗液经过所述主轴中心管流入到所述钻杆内部。

作为优选方案之一，所述绳索取芯装置包括取芯绳索和打捞器，所述取芯绳索的一端连接到所述井架系统上，另一端连接所述打捞器，所述打捞器用于与所述钻杆内的取芯管卡接，以在所述取芯绳索伸缩时，提取所述取芯管。

作为优选方案之一，所述井架系统包括：

井架，与所述动力头滑动连接，用于支撑所述动力头系统的下钻和起钻；

液压绞盘，设置在所述井架的顶部，分别与所述取芯绳索和所述液压系统连接，用于控制所述取芯绳索的伸缩。

作为优选方案之一，所述井架系统还包括：

排线器，设置在所述井架的上部，用于保证所述取芯绳索在所述液压绞盘内整齐缠绕。

作为优选方案之一，所述钻杆相对于井口的位置设置有锥形卡瓦。

本实用新型第二方面还提供了一种绳索取芯专用钻机，包括机身，所述机身上设置有如上所述的一体式绳索取芯系统。

与现有技术相比，本申请包括以下优点：

本实用新型提出一体式绳索取芯系统，包括：液压系统、泥浆系统、动力头系统和井架系统，所述液压系统分别为所述泥浆系统和所述动力头系统提供驱动源，所述井架系统用于承载所述动力头系统；其中，所述泥浆系统包括泥浆池和泥浆泵，所述泥浆泵的入口与所述泥浆池的出口连通，所述泥浆泵的出口连通有输出管路，所述输出管路上设置压力调节阀，所述压力调节阀将所述输出管路分为第一管路和第二管路，所述第一管路与所述的动力头系统连通，所述第二管路与所述泥浆池的入口连通。

通过采用本申请的技术方案，液压系统可分别为泥浆系统和动力头系统提供液压动力，在驱动泥浆系统作业时，为动力头系统作业提供泥浆冲洗液，使得动力头系统在钻井过程中，泥浆冲洗液冷却动力头系统的钻头、冲洗钻孔内钻渣、悬浮钻渣促进排屑、保护钻井井壁；在驱动动力头系统作业时，使得动力头系统下钻起钻，以提取岩芯；井架系统可支撑动力头系统完成循环下钻、取芯钻进、起钻等流程；由于在提高泥浆系统的驱动力时，泥浆进入动力头系统时压力随之增大，造成钻杆和井壁环形空间内的憋压，泥浆冲洗液流动受阻，且容易造成泥浆从泥浆泵安全阀处流出浪费等现象，通过在泥浆泵的出口的输出管路上增设压力调节阀，如此，泥浆冲洗液从第一管路进入动力头系统，从第二管路进入泥浆池，通过控制压力调节阀的压力，当发动机输出动力升高时，通过压力调节阀的开启，将部分泥浆回流到泥浆池，避免泥浆冲洗液的浪费，同时降低了注入动力头系统中流量和压力。

此外通过液压系统、泥浆系统、动力头系统和井架系统的一体化配合作用，可对动力头系统和井架系统进行改造，实现钻井完成后的绳索取芯，缩短作业时间、提高作业效率、降低施工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对本申请的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例所述一体式绳索取芯系统的结构示意图；

图2是本申请一实施例所述绳索取芯专用钻机的整体结构示意图。

附图标记说明：

1、液压系统；2、泥浆系统；21、泥浆池；22、泥浆泵；23、压力调节阀；3、井架系统；31、井架；32、液压绞盘；33、排线器；4、动力头系统；5、输入管路；6、输出管路；61、第一管路；62、第二管路。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

针对背景技术中所存在的问题，现有物探钻机不适用绳索取芯钻具进行取芯。由于绳索取芯的应用越来越广泛，针对使用绳索取芯的作业工艺，本实用新型旨在提出一种配套的专用绳索取芯钻机，将传统钻机的钻井功能和绳索取芯钻具的取芯功能一体化，以形成专用的新型钻机，以服务日益高质量的勘探需求。

有鉴于上述传统产品的弊端，设计人基于多年实务经验及专业地球物理勘探知识，经过不断研究、设计并改进后，创设出本装置。在该过程中，设计人发现在钻井过程中，采用泥浆冲洗液钻进技术，在增加发动机动力时，由于泥浆泵22和发动机连接，泥浆泵22转速提高，输出泥浆压力变大，钻杆内的泥浆从钻头的小孔返回地面时，孔的大小和井壁相对的缝隙造成憋压，泥浆液流动受阻；同时泥浆泵22持续运转，压力不断升高，泥浆输出管路6堵塞，致使泥浆系统2中的安全阀打开，通过安全阀泄走，造成泥浆冲洗液的大量浪费。

实施例一

参照图1所示，图1为本实用新型示出的一体式绳索取芯系统的结构示意图。

本实用新型首先主要解决上述泥浆系统2中的问题，以保持钻井提高动力时，压力保持恒定。本实用新型是通过以下技术措施来实现该目的：

如图1所示，一体式绳索取芯系统，包括：液压系统1、泥浆系统2、动力头系统4和井架系统3，所述液压系统1为所述动力头系统4提供驱动源，所述井架系统3用于承载所述动力头系统4；其中，

所述泥浆系统2包括泥浆池21和泥浆泵22，所述泥浆泵22的入口与所述泥浆池21的出口连通，所述泥浆泵22的出口连通有输出管路6，所述输出管路6上设置压力调节阀23，所述压力调节阀23将所述输出管路6分为第一管路61和第二管路62，所述第一管路61与所述的动力头系统4连通，所述第二管路62与所述泥浆池21的入口连通。

需要说明的是，其中液压系统1、泥浆系统2、动力头系统4和井架系统3可参照钻井钻机的系统，未详尽说明之处，均为本领域的公知常识。例如可以WTZ-150B型车载钻机为基础，其自身具备的完善的系统，液压系统1提供液压回路，分别连通动力头系统4和井架系统3，驱动各个系统按照车载平台的指令工作，发动机连通泥浆系统2，驱动泥浆泵22工作。

具体而言，在本实施例中，对泥浆系统2进行了改造，以下对本实用新型的泥浆系统2进行详细、完整的说明。

泥浆系统2包括泥浆池21、泥浆泵22、压力调节阀23和各个管路，泥浆泵22的入口通过输入管路5与泥浆池21的出口连通，以吸取泥浆池21内的泥浆冲洗液。泥浆泵22的出口通过输出管路6与动力头系统4连通，以将泥浆冲洗液输入到钻杆内部。具体地，在一方式中，可直接连通到动力头系统4内的钻杆内部，将泥浆冲洗液注入钻杆内部，通过钻头的出水孔，流经钻杆和井壁的间隙，返到地面。在本实用新型中，可连通到动力头系统4内的中空动力头系统4，经过主轴中心管进入钻杆内部。

当发动机1动力输出增大时，发动机转速增大，泥浆泵22的输出压力也增大，将泥浆池21的泥浆冲洗液变成压力输出，在输出管路6上设置压力调节阀23，输出管路6分为第一管路61和第二管路62，第二管路62将泥浆冲洗液分流，将泥浆泵22变为两路输出，其中第一管路61代替原本的输出管路6连通到动力头系统4内的钻杆内部，以实现泥浆钻进的功能。第二管路62将部分泥浆冲洗液回流泥浆池21，以降低注入钻杆的流量和压力，并实现泥浆冲洗液的循环。

可选地，注入钻杆内部的泥浆冲洗液，通过钻头的出水孔，流经钻杆和井壁的间隙返到地面后，可设置与泥浆池21的入口连通的第三管路，以将从第一管路61输出的泥浆冲洗液再次回流到泥浆池21。

其中，压力调节阀23可为三通阀，三通压力调节阀23可以将注入钻杆的泥浆冲洗液的压力保持适当范围，当发动机转速增大，泥浆泵22输出压力增大时，通过压力调节阀23的开启，将部分泥浆回流到泥浆池21，降低泥浆循环系统冲洗液的压力。如此，在本实施例中，压力调节阀23代替了传统泥浆泵22上配置的安全阀，当动力增大时，压力调节阀23自动开启，无需增设安全阀，为了保证作业安全，泄流泥浆冲洗液。

在又一实施例中，为了进一步增强本实用新型的安全可靠性，所述泥浆系统2还包括安全阀，所述安全阀设置在所述泥浆泵22和所述压力调节阀23之间的所述输出管路6上。在压力调节阀23可靠运行中，安全阀可处于待机态。在长时间的作业下，为实现作业在目标内保持不间断运行，持续泥浆钻井，在压力调节阀23出现损伤时，安全阀可在泥浆输出管路6出现堵塞时打开，维持钻杆内的压力。

实施例二

本实用新型的又一个主要目的在于提供一种配套的专用绳索取芯钻机，将传统钻机的钻井功能和绳索取芯钻具的取芯功能一体化，以提供一种适用物探作业环境的绳索取芯钻机。本实用新型是采用以下技术方案实现的：

一体式绳索取芯系统，包括：液压系统1、泥浆系统2、动力头系统4和井架系统3，所述液压系统1为所述动力头系统4提供驱动源，所述井架系统3用于承载所述动力头系统4；其中，所述泥浆系统2包括泥浆池21和泥浆泵22，所述泥浆泵22的入口与所述泥浆池21的出口连通，所述泥浆泵22的出口连通有输出管路6，所述输出管路6上设置压力调节阀23，所述压力调节阀23将所述输出管路6分为第一管路61和第二管路62，所述第一管路61与所述的动力头系统4连通，所述第二管路62与所述泥浆池21的入口连通；

所述动力头系统4包括壳体、液压马达、主轴中心管、钻杆过渡接头和齿轮减速器，所述液压马达的输出轴通过所述齿轮减速器与所述主轴中心管连接；

其中，所述主轴中心管的上下贯穿，下端通过所述钻杆过渡接头连通钻杆，上端用于允许绳索取芯装置穿过。

具体而言，液压马达的输入端与液压系统1连通，用于驱动液压马达工作。液压马达的输出端与主轴中心管连接，主轴中心管底部为外螺纹，与钻杆连接，液压马达经过齿轮减速器的传动，带动主轴中心管旋转，主轴中心管带动钻杆钻进。钻杆包括外管和取芯管，主轴中心管内中空管，钻进取芯工作中，泥浆冲洗液由动力头系统4的主轴中心管进入钻杆中。开始取芯前，绳索取芯装置从主轴中心管的顶部进入，自由落体下落至钻杆底部，开始取芯。一次钻杆取芯完成，将绳索取芯钻具从动力头系统4的主轴中心管顶部进入，绳索取芯装置下落连接锁住取芯管，将取芯管从钻杆中捞出。

其中所述壳体的侧壁固定有鹅颈弯管接头，所述鹅颈弯管接头与所述第一管路61连通，以将从所述第一管路61输入的冲洗液经过所述主轴中心管流入到所述钻杆内部。泥浆冲洗液通过第一管路61进入经过主轴中心管注入钻杆内部，通过钻头的出水孔，流经钻杆和井壁之间的环状间隙，返到地面。

其中绳索取芯装置可包括取芯绳索和打捞器，所述取芯绳索的一端连接到所述井架系统3上，另一端连接所述打捞器，所述打捞器用于与所述钻杆内的取芯管卡接，以在所述取芯绳索伸缩时，提取所述取芯管。需要说明的是，绳索取芯装置的结构和功能与现有的绳索取芯钻具相同，本实用新型的可适用于各种取芯绳索和打捞器的组装，只需打捞器的结构尺寸在中空主轴中心管的内径范围之内即可，可实现钻井、绳索取芯一体化。

为了配合绳索取芯装置的使用，井架系统3包括：

井架31，与所述动力头系统4滑动连接，用于支撑所述动力头系统4的下钻和起钻；

液压绞盘32，设置在所述井架31的顶部，分别与所述取芯绳索和所述液压系统1连接，用于控制所述取芯绳索的伸缩。

具体而言，动力头系统4通过链条传动的方式在井架31上上下滑动，以带动循环钻杆下钻和起钻。在井架31的顶端焊接固定液压绞盘32，将取芯绳索缠绕在液压绞盘32内，以在钻杆取芯完成后，将液压绞盘32上缠绕的取芯绳索连接打捞器，将打捞器从动力头系统4中心管顶部进入，打捞器下落连接锁住取芯管，将取芯管从钻杆中捞出，完成取芯。其中取芯绳索可为钢丝绳。液压系统1可提供一支液压油路连接液压绞盘32，控制绞盘的正反旋转，以实现取芯绳索的上下伸缩。

进一步地，所述井架系统3还包括排线器33，设置在所述井架31的上部，用于保证所述取芯绳索在所述液压绞盘32内整齐缠绕。排线器33为钢丝绳排线器33，焊接在井架31上，可保证钢丝绳在液压绞盘32内顺序缠绕，提升取芯效率。

因此，通过改造动力头系统4和井架系统3，采用中空动力头系统4，本申请可实现将绳索取芯装置配置到井架系统3上，与动力头系统4配合，将传统钻机的钻井功能和绳索取芯钻具的取芯功能一体化，提高勘探的作业效率、缩短作业时间、实现完整取芯、降低施工成本、适用于柴达木盆地高寒、高海拔等地质条件较苛刻的区域的勘探。

在进一步地技术方案中，所述钻杆相对于井口的位置设置有锥形卡瓦。卡瓦可卡住和悬持井中钻柱，保证取芯过程中的可靠性。由于在取芯钻杆接口处，为圆柱弧面，本实用新型设置锥形卡瓦，利用重力抱死固定钻杆，避免钻杆坠落。

参照图2所示，图2为本实用新型示出的绳索取芯专用钻机的整体结构示意图。

本实用新型的另一方面在于提出一种绳索取芯专用钻机，包括机身，所述机身上设置有如上所述的一体式绳索取芯系统。

在石油勘探时，可将绳索取芯专用钻机移动至取芯地点，竖立井架31，取下井口的锥形卡瓦，液压系统1驱动动力头系统4沿井架31下降至合适位置，安装取芯钻杆，液压系统1驱动泥浆系统2作业，开始取芯作业。将动力头系统4下降至最低点，通过液压绞盘32释放下方取芯绳索，使取芯绳索下的打捞器穿过中空动力头系统4卡住取芯管，收缩取芯绳索，提升取芯管，完成取芯。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“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，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。此外，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。

以上对本申请所提供的一体式绳索取芯系统及绳索取芯专用钻机，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请，在具体实施方式及应用范围上均会有不同形式的改变之处，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申

请的保护范围之中。

Claims (9)

1.一体式绳索取芯系统，其特征在于，包括：液压系统、泥浆系统、动力头系统和井架系统，所述液压系统为所述动力头系统提供驱动源，所述井架系统用于承载所述动力头系统；其中，

所述泥浆系统包括泥浆池和泥浆泵，所述泥浆泵的入口与所述泥浆池的出口连通，所述泥浆泵的出口连通有输出管路，所述输出管路上设置压力调节阀，所述压力调节阀将所述输出管路分为第一管路和第二管路，所述第一管路与所述的动力头系统连通，所述第二管路与所述泥浆池的入口连通。

2.根据权利要求1所述的一体式绳索取芯系统，其特征在于，所述泥浆系统还包括安全阀，所述安全阀设置在所述泥浆泵和所述压力调节阀之间的所述输出管路上。

3.根据权利要求1所述的一体式绳索取芯系统，其特征在于，所述动力头系统包括壳体、液压马达、主轴中心管、钻杆过渡接头和齿轮减速器，所述液压马达的输出轴通过所述齿轮减速器与所述主轴中心管连接；

其中，所述主轴中心管的上下贯穿，下端通过所述钻杆过渡接头连通钻杆，上端用于允许绳索取芯装置穿过。

4.根据权利要求3所述的一体式绳索取芯系统，其特征在于，所述壳体的侧壁固定有鹅颈弯管接头，所述鹅颈弯管接头与所述第一管路连通，以将从所述第一管路输入的冲洗液经过所述主轴中心管流入到所述钻杆内部。

5.根据权利要求3所述的一体式绳索取芯系统，其特征在于，所述绳索取芯装置包括取芯绳索和打捞器，所述取芯绳索的一端连接到所述井架系统上，另一端连接所述打捞器，所述打捞器用于与所述钻杆内的取芯管卡接，以在所述取芯绳索伸缩时，提取所述取芯管。

6.根据权利要求5所述的一体式绳索取芯系统，其特征在于，所述井架系统包括：

井架，与所述动力头滑动连接，用于支撑所述动力头系统的下钻和起钻；

液压绞盘，设置在所述井架的顶部，分别与所述取芯绳索和所述液压系统连接，用于控制所述取芯绳索的伸缩。

7.根据权利要求6所述的一体式绳索取芯系统，其特征在于，所述井架系统还包括：

排线器，设置在所述井架的上部，用于保证所述取芯绳索在所述液压绞盘内整齐缠绕。

8.根据权利要求3所述的一体式绳索取芯系统，其特征在于，所述钻杆相对于井口的位置设置有锥形卡瓦。

9.一种绳索取芯专用钻机，包括机身，其特征在于，所述机身上设置有如权利要求1-8任意一项所述的一体式绳索取芯系统。

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