本发明专利技术的实施包括具有从动闩锁机构的岩芯筒组件。所述从动闩锁机构可以将所述岩芯筒组件相对于钻柱轴向地且旋转地锁定。所述从动闩锁机构可以包括放置在多个传动面上的多个楔形构件。所述钻柱的旋转可以将所述多个楔形构件楔入所述钻柱的内径与所述多个传动面之间，从而将所述岩芯筒组件相对于所述钻柱旋转地锁定。所述从动闩锁机构可以进一步包括调适成将所述多个楔形构件径向锁定在所述岩芯筒组件内的缩回凹槽，从而允许在钻柱内加快行进。本发明专利技术的实施还包括这种从动闩锁机构的钻井系统和使用这种钻井系统来取得岩芯样品的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的实施大体涉及可以用于地质和/或人为岩层钻井的钻井设备和方法。具体来说，本专利技术的实施涉及岩芯筒组件。
技术介绍
岩芯钻井(或岩芯取样)包括因各种原因获取各种深度地下岩层的岩芯样品。例如，所取得的岩芯样品可以指出在特定岩层存在或可能存在什么物料，如石油、贵金属和其它所需的物料，以及指出在什么深度。在某些情况下，岩芯取样可以用来提供物料和活动的地质时间表。因此，岩芯取样可以被用来确定在特定区域进一步探索的可取性。钢丝绳钻井系统是一种常见的用于取得岩芯样品的钻井系统。在钢丝绳钻井过程中，岩芯钻头被附接到外管或钻杆的前缘。然后，当将外管降到更深入所需岩层中时，通过 附接一系列被一部分一部分组装起来的钻杆来形成钻柱。然后，将岩芯筒组件降入或泵入钻柱。旋转、推动和/或震动岩芯钻头使其进入岩层，从而导致目标物料的样品进入岩芯筒组件。一旦获取到岩芯样品，就使用钢丝绳从钻柱中收回岩芯筒组件。然后，可以将岩芯样品从岩芯筒组件中取出。岩芯筒组件通常包括用于容纳岩芯的岩芯筒和用于将岩芯筒组件附接到钢丝绳的头组件。通常，将岩芯筒组件降入钻柱中，直到岩芯筒到达外管或最远端钻杆上的联顶位。这时，部署头组件上的闩锁，以限制岩芯筒组件相对于钻杆的移动。一旦被闩上，随后就将岩芯筒组件与钻杆一起推进岩层，从而造成物料填满岩芯筒。岩芯筒组件与钻柱之间的相互作用可能导致一个潜在的挑战。例如，当钻柱旋转时，岩芯筒组件的惯性可能超过配对部件间的摩擦阻力，因此头组件的旋转速率低于钻杆或无法旋转并保持静止。在这种情况下，配对部件可能遭受会导致磨料磨损的滑动接触。通常，可能需要取得岩层中各种深度的岩芯样品。另外，在某些情况下，可能需要沿钻井路径取得在地平面下数千英尺深处或其它深度的岩芯样品。在这种情况下，取得岩芯样品可能需要从钻孔中移除整个钻柱(或拆除钻柱)，这是个耗时且昂贵的过程。在其它情况下，可以使用钢丝绳钻井系统来避免拆除整个钻柱的麻烦和耗费的时间。然而，即使在使用钢丝绳钻井系统时，将岩芯筒组件安装到钻柱中和从钻柱中拆卸仍然很费时。因此，常规钢丝绳系统存在很多能够解决的缺点。
技术实现思路
本专利技术的一个或多个实施克服本领域中用于有效且高效地获取岩芯样品的钻井工具、系统和方法的一个或多个问题。例如，本专利技术的一个或多个实施包括具有从动闩锁机构的岩芯筒组件，所述从动闩锁机构能够轴向并且旋转地将岩芯筒组件可靠地锁到钻柱上。此外，在将岩芯筒组件安装到钻柱中和从钻柱中拆卸期间，可以将从动闩锁机构径向缩回并锁在缩回位置。在岩芯筒组件的装卸期间，从动闩锁机构的所述缩回位置可以允许钻柱与岩芯筒组件之间更大的流体流动；因此，加快了岩芯筒组件的装卸速度。例如，岩芯筒头组件的一个实施包括具有多个延伸出去的开口的套管。岩芯筒头组件还可以包括至少部分地放置在多个开口内的多个楔形构件。所述多个楔形构件可以被调适成轴向并且旋转地将套管锁到钻柱上。此外，岩芯筒头组件可以包括至少部分地放置在套管内的传动构件。所述传动构件可以包括至少一个在其中延伸的凹槽。所述至少一个凹槽可以配置成容纳所述多个楔形构件并将其保持在所述套管内的缩回位置中。此外，岩芯筒头组件的另一个实施可以包括套管和与套管可移动连接的传动构件。岩芯筒头组件还可以包括多个放置在传动构件上的楔形构件。传动构件相对于套管的轴向移动可以在锁住位置与内缩位置之间相对于套管径向移动多个楔形构件。另外，岩芯筒头组件可以包括至少一个延伸进入传动构件的凹槽。所述至少一个凹槽可以容纳多个楔形构件并将其锁于缩回位置中。另外，用于取得岩芯样品的钻井系统的实施可以包括包含多个钻杆的钻柱。钻井系统还可以包括被调适成插入钻柱内的岩芯筒组件。此外，钻井系统可以包括放置在岩芯筒组件内的从动闩锁机构。所述从动闩锁机构可以将岩芯筒组件相对于钻柱旋转地且轴向地锁定。从动闩锁机构可以包括多个放置在传动构件上的楔形构件。所述传动构件可以包 括被调适成容纳多个楔形构件并将其相对于传动构件锁定的至少一个凹槽。除上述之外，使用包括套管、传动构件和多个楔形构件的岩芯筒组件进行钻井的方法可以涉及操纵岩芯筒组件来将多个楔形构件放置到传动构件上的至少一个缩回凹槽中。所述至少一个缩回凹槽可以将多个楔形构件径向保持在所述套管内。所述方法也可以涉及在钻柱内插入岩芯筒组件。此外，所述方法可以涉及沿钻柱将岩芯筒组件送到钻井位置。在到达钻井位置后，多个楔形构件可以移出所述至少一个缩回凹槽并进入部署位置，其中所述多个楔形构件至少部分地径向伸出套管之外。所述方法还可以涉及旋转钻柱，从而导致多个楔形构件楔入钻柱的内表面与传动构件之间。多个楔形构件楔入钻柱的内表面与传动构件之间可以将岩芯筒组件相对于钻柱旋转地锁定。本专利技术的示例性实施的更多特征和优点将在以下描述中阐述，并且其部分地将由于描述而变得显而易见或可以通过这些示例性实施的实践来领会。可以使用所附权利要求书中具体指出的装置和组合来实现和获得这些实施的特征和优点。这些和其它特征将由于以下描述和所附权利要求书而变得更加显而易见或可以从下文阐述的这些示例性实施的实践中被学会。附图说明为了描述可获得本专利技术的上述和其它优点和特征的方式，将参考附图所示的其具体实施方案更具体地描述以上简述的本专利技术。应当注意，附图并未按比例绘制，并且所有图中，具有相似结构或功能的元件通常都由相同的表示说明目的的参考数字表示。应了解，这些附图仅描绘本专利技术的典型实施方案，且因此不将其视为限制本专利技术范围，将通过使用附图更加具体和详细地描述和解释本专利技术，附图中图I示出根据本专利技术的一个实施的钻井系统示意图，其包括具有从动闩锁机构的岩芯筒组件；图2示出图I的岩芯筒组件的放大视图，其进一步示出了头组件和岩芯筒；图3示出图2的头组件的分解图4示出沿图2的线4-4获取的图2的岩芯筒组件的剖视图；图5示出与图4类似的图2的岩芯筒组件的剖视图，但所述岩芯筒组件具有锁在缩回位置的用于将岩芯筒组件安装到钻柱中或从钻柱中拆卸的从动闩锁机构；图6示出与图4类似的岩芯筒组件的剖视图，但所述岩芯筒组件具有锁到钻柱上的从动闩锁机构；图7示出沿图6的线7-7获取的图6的岩芯筒组件的剖视图；图8示出包括缩回凹槽和部署凹槽两者的岩芯筒部件的视图；以及图9示出与图4类似的岩芯筒组件的剖视图，但所述岩芯筒组件具有处于释放位置的允许从钻柱收回岩芯筒组件的从动闩锁机构。具体实施方式 本专利技术的实施是针对用于有效且高效地获取岩芯样品的钻井工具、系统和方法。例如，本专利技术的一个或多个实施包括具有从动闩锁机构的岩芯筒组件，所述从动闩锁机构能够可靠地将岩芯筒组件轴向且旋转地锁到钻柱上。此外，从动闩锁机构可以在将岩芯筒组件安装到钻柱中和从钻柱中拆卸期间径向缩回并被锁在缩回位置。在岩芯筒组件的装卸期间，从动闩锁机构的所述缩回位置可以允许钻柱与岩芯筒组件之间更大的流体流动；因此，加快了岩芯筒组件的装卸速度。具体来说，通过将从动闩锁机构锁在径向缩回位置，可以防止从动闩锁机构如同在将岩芯筒组件安装到钻柱中和从钻柱中拆卸期间一样沿钻柱内表面拖动。另外，通过将从动闩锁机构锁在径向缩回位置，可以增大芯筒组件的外表面与钻柱之间的空间，从而使在岩芯筒组件的装卸期间可能存在的钻孔流体或地下水更容易通过。因此，通过减少岩芯筒组件穿过钻柱所需本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.16 US 61/287,106;2010.10.06 US 12/898,878;1.一种岩芯筒头组件，其被配置成可移动地容纳在钻柱中，其包括 套管，其具有沿所述岩芯筒组件延伸的多个开ロ ； 多个楔形构件，其至少部分地放置在所述多个开ロ内，所述多个楔形构件被调适成将所述套管相对于钻柱轴向地且旋转地锁定；和 传动构件，其至少部分地放置在所述套管内，所述传动构件包括在其中延伸的至少ー个凹槽，所述至少一个凹槽被配置成容纳所述多个楔形构件并将其保持在所述套管内的缩回位置。2.根据权利要求I所述的岩芯筒头组件，其中所述传动构件相对于所述套管的移动使得所述多个楔形构件径向移入和移出所述多个开ロ。3.根据权利要求I所述的岩芯筒头组件，其中所述多个楔形构件的楔形构件大体是球形。4.根据权利要求I所述的岩芯筒头组件，其中所述传动构件沿其长度的至少一部分的直径大小不同。5.根据权利要求I所述的岩芯筒头组件，其进ー步包括 阀门，其放置在所述套管内；和 球式活塞，其被配置成与所述阀门啮合并且阻止流体穿过所述套管，从而穿过所述阀门。6.根据权利要求I所述的岩芯筒头组件，其进ー步包括偏心构件，所述偏心构件被配置成使所述传动构件偏向所述多个楔形构件。7.根据权利要求I所述的岩芯筒头组件，其进ー步包括所述传动构件上的多个传动面，所述多个传动面具有配置成在所述传动构件与所述钻柱的内表面之间产生圆周锥形的形状。8.根据权利要求7所述的岩芯筒头组件，其中所述多个传动面的传动面是平面。9.根据权利要求I所述的岩芯筒头组件，其进ー步包括延伸进入所述传动构件的至少ー个第二凹槽，所述至少ー个第二凹槽被调适成容納所述多个楔形构件并将其保持在部署位置，其中所述多个楔形构件从所述套管径向向外延伸。10.一种岩芯筒头组件，其包括 套管； 传动构件，其可移动地连接至所述套管； 多个楔形构件，其放置在所述传动构件上，其中所述传动构件相对于所述套管的轴向移动使得所述多个楔形构件相对于所述套管在闩锁位置与缩回位置之间径向移动；和至少ー个凹槽，其延伸进入所述传动构件，所述至少一个凹槽被调适成容纳所述多个楔形构件并将其锁定在所述缩回位置中。11.根据权利要求10所述的岩芯筒头组件，其中所述多个楔形构件的楔形构件大体是球形。12.根据权利要求11所述的岩芯筒头组件，其进ー步包括沿所述传动构件延伸的多个大体平面的传动面，其中将所述多个楔形构件放置在所述多个大体平面的传动面上。13.根据权利要求12所述的岩芯筒头组件，其进ー步包括偏心构件，其中所述偏心构件使得所述平面的传动面偏向所述多个楔形构件。14.根据权利要求13所述的岩芯筒头组件，其中所述偏心构件使得所述传动构件偏向所述套管。15.根据权利要求10所述的岩芯筒头组件，其中所述多个楔形构件被调适成通过从所述套管径向向外延伸进入所述钻柱的内表面中的环形凹槽中来将所述岩芯筒头组件相对于所述钻柱轴向地锁定。16.根据权利要求15所述的岩芯筒头组件，其中所...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·L·德伦斯，乔治·约恩多，乔治·易卜拉欣，
申请(专利权)人：长年TM公司，
类型：发明
国别省市：
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