一种具有岩心解堵功能的取心钻具结构制造技术

本实用新型专利技术公开一种具有岩心解堵功能的取心钻具结构，包括取心钻具外总成和取心钻具内总成；取心钻具外总成包括依次螺纹连接的上接头、轴承腔、外管、外管扶正器和钻头；取心钻具内总成包括依次螺纹连接的心轴、岩心管接头、岩心管、分流接箍和分流套，分流套内设置有浮动卡簧座，浮动卡簧座内靠近钻头的一端设置有卡簧，浮动卡簧座靠近钻头的一端与分流套通过花键配合，能够实现同步回转；岩心管内靠近分流接箍的一端紧密接触设置有轴向“S”形开口的弹性薄壁管；浮动卡簧座与分流套之间的环空间隙内套设有弹簧。本实用新型专利技术能够自行实现解堵或缓解堵心程度，减少了取心钻进中岩心磨耗，提高了破碎易堵心地层岩心采取率和钻进效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种具有岩心解堵功能的取心钻具结构


[0001]本技术涉及钻井工程取心钻具
，特别是涉及一种具有岩心解堵功能的取心钻具结构。

技术介绍

[0002]取心钻进是以获取地层实物资料岩心为目的的钻进方法与过程，是钻井工程的重要组成部分。在油气勘探钻井(包括常规石油天然气、页岩气、天然气水合物等)、地热钻井、干热岩钻井、科学钻探等，取心钻进都是一种至关重要的工艺方法。但在取心钻进过程中常会遇到破碎易堵心地层，岩心在进入钻头后由于围岩压力消失，岩心柱应力释放会沿着裂隙碎裂成岩块或岩渣，一旦岩心在通过岩心卡簧座及卡簧处或岩心管内发生堵塞就会阻碍后续钻进中岩心继续进入岩心管，造成岩心破碎部分挤压、对磨和钻头重复磨耗岩心，导致岩心采取率不足，获取的地层信息缺失，同时岩心堵塞会影响后续岩心入管速度，进而影响取心钻进速度，如果岩心堵死就会终止回次钻进，严重影响综合钻探效率。
[0003]目前应用比较广泛的常规双筒单动取心钻具，岩心进入钻头后在卡簧座及卡簧处或者岩心管内破碎形成堵心形态，一般只能在一定范围内调整钻压和转速参数，改变钻具的钻进状态以取得微乎其微的解堵作用，通过这种办法实现解堵的几率很低。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是提供一种具有岩心解堵功能的取心钻具结构，以解决上述现有技术存在的问题，能够自行实现解堵或缓解堵心程度，减少了取心钻进中岩心磨耗，提高了破碎易堵心地层岩心采取率和钻进效率。
[0005]为实现上述目的，本技术提供了如下方案：
[0006]本技术提供一种具有岩心解堵功能的取心钻具结构，包括取心钻具外总成和取心钻具内总成，所述取心钻具内总成悬挂于所述取心钻具外总成内，并由钻头扶正环扶正处于居中位置，能够实现取心钻具外总成回转，取心钻具内总成不动；所述取心钻具外总成包括依次螺纹连接的上接头、轴承腔、外管、外管扶正器和钻头；所述取心钻具内总成包括通过推力轴承设置于所述轴承腔内的心轴，所述心轴内部中空，且开设有进水口和心轴水眼，所述心轴远离所述上接头的一端依次螺纹连接有岩心管接头、岩心管、分流接箍和分流套，所述分流套内设置有浮动卡簧座，所述浮动卡簧座内靠近钻头的一端设置有卡簧，所述浮动卡簧座靠近钻头的一端与所述分流套通过花键配合，能够实现同步回转；所述岩心管内靠近分流接箍的一端紧密接触设置有轴向“S”形开口的弹性薄壁管；所述分流接箍包括外壁直径依次减小的第一接箍、第二接箍和第三接箍，所述第一接箍与所述岩心管螺纹连接，所述第二接箍与所述分流套螺纹连接，所述第三接箍末端插设于所述浮动卡簧座内，所述浮动卡簧座与所述分流套之间的环空间隙内套设有弹簧，所述弹簧能够使得第三接箍上的接箍水眼与浮动卡簧座上的卡簧座水眼错位。本技术通过取心钻具防堵心机构设计，岩心进入钻头破碎堵心后，通过钻具的防堵心机构动作激发自行实现解堵或缓解堵心
程度，井口无需任何操作，钻进中取心钻具自我识别堵心形态并激发防堵心机构动作实现解堵功能，在岩心解堵后部分防堵心机构恢复原钻进状态，可实现再次解堵作用。岩心解堵作用减少了取心钻进中岩心磨耗，提高了破碎易堵心地层岩心采取率，增加了地层信息获取的完整度，同时能有效缓解堵心导致的钻进速度降低问题，提高了钻进效率。
[0007]可选的，所述岩心管两端分别开设有外螺纹，所述岩心管一端与所述岩心管接头末端的内螺纹通过螺纹连接，所述岩心管另一端与所述分流接箍远离钻头一端的内螺纹通过螺纹连接。
[0008]可选的，所述心轴靠近所述上接头的一端开设有所述进水口，所述心轴位于所述推力轴承之间的部分设置有环形凸起，所述环形凸起位于所述轴承腔内，所述心轴远离所述上接头的一端穿过所述轴承腔后插设于所述岩心管接头内；所述心轴水眼包括第一心轴水眼和第二心轴水眼，多个所述第一心轴水眼环设于所述心轴侧壁上，且所述第一心轴水眼位于所述轴承腔和所述岩心管接头之间，所述第二心轴水眼开设于所述心轴远离所述上接头的一端。
[0009]可选的，所述第一接箍、第二接箍和第三接箍呈阶梯状设置，多个所述接箍水眼均匀环设于所述第三接箍侧壁上。
[0010]可选的，所述分流套包括第一分流套和第二分流套，所述第一分流套的外径小于第二分流套的外径，且所述第一分流套与所述分流接箍一端螺纹连接；所述第一分流套上环设有第一分流套水眼，所述第二分流套上环设有第二分流套水眼，所述第二分流套靠近所述钻头一端的内壁上环设有花键槽。
[0011]可选的，所述浮动卡簧座一端外壁上环设有花键，另一端外壁上环设有卡簧座水眼，所述花键与所述花键槽配合连接；所述浮动卡簧座开设有所述花键一端的内壁为逐渐倾斜的锥形结构，所述卡簧外壁与所述浮动卡簧座内壁的锥形结构锥度配合连接；所述浮动卡簧座内壁上环设有限位凸缘，所述限位凸缘位置处的内径小于所述卡簧的最大外径，所述限位凸缘位于所述花键和所述卡簧座水眼之间。
[0012]本技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0013]本技术提供的具有岩心解堵功能的取心钻具结构，在正常取心钻进过程中防堵机构不产生任何机械作用，如震荡或震击等，对钻具安全性及岩心原装性的保持无影响，堵心发生时无需井口识别操作，防堵机构自我识别并激发，实现解堵作用，浮动卡簧座上行，水力岩心解堵后可自动恢复至正常取心状态，尤其破碎地层可多次实现解堵作用。本技术能实现岩心在卡簧座、卡簧处以及岩心管内的双重解堵，两处岩心解堵运用不同的原理，在卡簧座及卡簧处通过改变流道运用水力解堵，在岩心管内运用滑动上行解堵，防堵机构简单，可靠性强，具有广泛的适用性。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1
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1为本技术具有岩心解堵功能的取心钻具结构正常钻进状态时靠近上接
头一端的示意图；
[0016]图1
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2为本技术具有岩心解堵功能的取心钻具结构正常钻进状态时靠近钻头一端的示意图；
[0017]图2为取心钻具堵心后浮动卡簧座位置示意图；
[0018]图3为岩心管剖面示意图；
[0019]图4为心轴剖面示意图；
[0020]图5为弹性薄壁管示意图；
[0021]图5
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1为弹性薄壁管剖面示意图；
[0022]图6为分流接箍示意图；
[0023]图7为分流套示意图；
[0024]图7
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1为分流套A
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A向剖面图；
[0025]图7
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2为分流套B
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B向剖面图；
[0026]图8为浮动卡簧座示意图；
[0027]图8
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1为浮动卡簧座A
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A向剖面图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有岩心解堵功能的取心钻具结构，其特征在于：包括取心钻具外总成和取心钻具内总成，所述取心钻具内总成悬挂于所述取心钻具外总成内，并由钻头扶正环扶正处于居中位置，能够实现取心钻具外总成回转，取心钻具内总成不动；所述取心钻具外总成包括依次螺纹连接的上接头、轴承腔、外管、外管扶正器和钻头；所述取心钻具内总成包括通过推力轴承设置于所述轴承腔内的心轴，所述心轴内部中空，且开设有进水口和心轴水眼，所述心轴远离所述上接头的一端依次螺纹连接有岩心管接头、岩心管、分流接箍和分流套，所述分流套内设置有浮动卡簧座，所述浮动卡簧座内靠近钻头的一端设置有卡簧，所述浮动卡簧座靠近钻头的一端与所述分流套通过花键配合，能够实现同步回转；所述岩心管内靠近分流接箍的一端紧密接触设置有轴向“S”形开口的弹性薄壁管；所述分流接箍包括外壁直径依次减小的第一接箍、第二接箍和第三接箍，所述第一接箍与所述岩心管螺纹连接，所述第二接箍与所述分流套螺纹连接，所述第三接箍末端插设于所述浮动卡簧座内，所述浮动卡簧座与所述分流套之间的环空间隙内套设有弹簧，所述弹簧能够使得第三接箍上的接箍水眼与浮动卡簧座上的卡簧座水眼错位。2.根据权利要求1所述的具有岩心解堵功能的取心钻具结构，其特征在于：所述岩心管两端分别开设有外螺纹，所述岩心管一端与所述岩心管接头末端的内螺纹通过螺纹连接，所述岩心管另一端与所述分流接箍远离钻头一端的内螺纹通过螺纹连接。3.根据权利要求1所述的具有岩心解堵功能的取心钻具结构，其特征在于：所述心轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹龙龙，王稳石，张恒春，闫家，李宽，胡晨，
申请(专利权)人：中国地质科学院勘探技术研究所，
类型：新型
国别省市：