[發(fā)明專利]一種繩索打撈式液力強(qiáng)制取心鉆具

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810918615.0
• 申請日: 2018-08-13
• 公開（公告）號: CN109025876B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李鑫淼;李寬;梁健;尹浩;孫建華;張永勤;劉秀美;王志剛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所
• 主分類號: E21B25/00
• 分類號: E21B25/00;E21B31/18;E21B33/12
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 13108
• 代理人: 湯志強(qiáng)

1.一種繩索打撈式液力強(qiáng)制取心鉆具，它包括外管總成和內(nèi)管總成；所述外管總成設(shè)有彈卡擋頭（1）、彈卡室（2）、外管（3）、擴(kuò)孔器（4）、扶正環(huán)（5）和取心鉆頭（6），所述彈卡擋頭（1）、彈卡室（2）、外管（3）、擴(kuò)孔器（4）、扶正環(huán)（5）和取心鉆頭（6）由上至下依次裝配，形成上下貫通的空腔；所述內(nèi)管總成置于外管總成空腔中，并通過密封式懸掛環(huán)（15）和座環(huán)（16）配合實(shí)現(xiàn)內(nèi)管總成軸向定位，內(nèi)管總成由上至下依次設(shè)置撈矛頭組件（7）、彈卡定位機(jī)構(gòu)（8）、到位報信機(jī)構(gòu)（9）、強(qiáng)制取心差動機(jī)構(gòu)（10）、堵心報警機(jī)構(gòu)（11）、單動機(jī)構(gòu)（12）、內(nèi)管（13）和攏心爪組件（14），通過彈卡定位機(jī)構(gòu)（8）實(shí)現(xiàn)內(nèi)管總成的徑向定位，其特征是，所述強(qiáng)制取心差動機(jī)構(gòu)（10）設(shè)置投球組件和差動組件，強(qiáng)制取心差動機(jī)構(gòu)（10）以內(nèi)管投鋼球方式實(shí)現(xiàn)下部鉆具鉆井液過流通道的封堵，再通過液力加壓使下部鉆具產(chǎn)生差動位移、攏心爪組件（14）受力向內(nèi)收攏完成強(qiáng)制取心過程；

所述投球組件包括投球活塞（10-1）、投球活塞限位套（10-2）、投球彈簧（10-3）、鋼球室（10-4）和鋼球（10-5）；所述投球活塞（10-1）為中空圓柱體，其上端設(shè)有承壓盤，下端穿過鋼球室（10-4），在投球活塞（10-1）的底部設(shè)有向內(nèi)的楔形凸臺，正常鉆進(jìn)過程中，通過楔形凸臺與鋼球室（10-4）內(nèi)壁配合承托鋼球（10-5）于鋼球室（10-4）中，在承壓盤與鋼球室（10-4）之間以預(yù)壓縮方式裝配投球彈簧（10-3），并在投球彈簧（10-3）的外面套裝投球活塞限位套（10-2）；

所述差動組件包括壓力活塞外套（10-7）、壓力活塞（10-6）、上定位銷（10-8）、壓力活塞限位套（10-9）、壓力活塞導(dǎo)向套（10-10）、泄壓套（10-11）、懸掛接頭（10-12）、懸掛墊片（10-13）、剪切滑套（10-14）、下定位銷（10-15）、導(dǎo)向套（10-16）和變徑接頭（10-17）；所述壓力活塞（10-6）置于壓力活塞外套（10-7）內(nèi)部，位于投球活塞（10-1）的下方，壓力活塞（10-6）為中空圓柱體，其內(nèi)腔為上下兩段式階梯孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)腔上段孔徑大于內(nèi)腔下段孔徑，在內(nèi)腔上段的側(cè)壁上設(shè)置排液孔，在壓力活塞（10-6）上部的外面套裝壓力活塞限位套（10-9），壓力活塞（10-6）通過上定位銷（10-8）與壓力活塞限位套（10-9）連接，在壓力活塞（10-6）下部配裝懸掛接頭（10-12）、懸掛墊片（10-13）、剪切滑套（10-14）、導(dǎo)向套（10-16）和變徑接頭（10-17），壓力活塞（10-6）通過下定位銷（10-15）與剪切滑套（10-14）連接；所述泄壓套（10-11）連接在壓力活塞外套（10-7）和導(dǎo)向套（10-16）之間，在泄壓套（10-11）側(cè)壁上設(shè)有連通內(nèi)管總成和外管總成之間過流通道的泄壓孔，在松散、破碎、膠結(jié)性差、軟弱、易沖蝕等復(fù)雜地層鉆進(jìn)取心時，鋼球（10-5）下落至壓力活塞（10-6）內(nèi)腔階梯孔變徑部位將鉆井液過流通道封堵憋壓，在鉆井液壓力作用下壓力活塞（10-6）向下移動，上定位銷（10-8）被剪切，壓力活塞（10-6）推動下部鉆具產(chǎn)生差動位移；

所述彈卡定位機(jī)構(gòu)（8）采用多節(jié)鉸鏈彈卡結(jié)構(gòu)，在彈卡定位機(jī)構(gòu)中設(shè)置回收管（8-1）、彈卡架（8-3）、回拉板（8-5）、彈卡鉗（8-6）、彈卡座（8-7）、中鉸鏈（8-8）和下鉸鏈（8-9）；所述回收管（8-1）上、下兩端分別與撈矛頭組件（7）、到位報信機(jī)構(gòu)（9）裝配，在回收管（8-1）內(nèi)配裝彈卡架（8-3），并在回收管（8-1）上部和下部固定安裝銷軸；所述彈卡架（8-3）設(shè)有與銷軸配合的長孔及與彈卡鉗配合的長槽；所述彈卡鉗（8-6）包括鉸接在一起的左右兩個鉗體，其鉸接軸與彈卡座（8-7）裝配，左右兩個鉗體穿過彈卡架（8-3）上長槽卡裝在外管總成的彈卡室（2）內(nèi)壁上，在兩個鉗體上端均鉸接裝配回拉板（8-5），兩個回拉板（8-5）還與固定在回收管（8-1）上部的銷軸鉸接裝配在一起；所述彈卡座（8-7）與中鉸鏈（8-8）鉸接裝配；所述中鉸鏈（8-8）與下鉸鏈（8-9）鉸接裝配；所述下鉸鏈（8-9）下端與彈卡架（8-3）鉸接裝配，并在下鉸鏈（8-9）上設(shè)置與安裝在回收管（8-1）下部銷軸配合的鎖止避讓槽；

在所述彈卡定位機(jī)構(gòu)（8）中還設(shè)有復(fù)位彈簧（8-4）和彈簧壓板（8-2），并在彈卡架（8-3）上設(shè)置環(huán)狀凸臺；所述彈簧壓板（8-2）固定在彈卡架（8-3）上端；所述復(fù)位彈簧（8-4）套裝在彈卡架（8-3）外面，位于在彈簧壓板（8-2）和彈卡架（8-3）的環(huán)狀凸臺之間，以預(yù)壓縮方式裝配，通過復(fù)位彈簧（8-4）限定彈卡架（8-3）與回收管（8-1）上部銷軸、下部銷軸的相對位置；

所述堵心報警機(jī)構(gòu)（11）設(shè)有分水套（11-1）、排水接頭（11-2）、堵心報警墊片（11-3）、外懸掛接頭（11-5）、內(nèi)懸掛接頭（11-6）、調(diào)節(jié)接頭（11-7）、心軸（11-8）和螺母（11-9）；所述排水接頭（11-2）與強(qiáng)制取心差動機(jī)構(gòu)（10）中變徑接頭（10-17）螺紋連接，所述分水套（11-1）上端為盤狀結(jié)構(gòu)，分水套（11-1）通過盤狀結(jié)構(gòu)與排水接頭（11-2）裝配，在分水套（11-1）內(nèi)腔中套裝內(nèi)懸掛接頭（11-6），在分水套（11-1）的下面設(shè)置外懸掛接頭（11-5），所述外懸掛接頭（11-5）與內(nèi)懸掛接頭（11-6）配裝，在分水套（11-1）、外懸掛接頭（11-5）和排水接頭（11-2）之間形成環(huán)狀鉆井液過流通道，并在分水套（11-1）和排水接頭（11-2）側(cè)壁上設(shè)有上下錯開布置的排液孔，所述心軸（11-8）通過外螺紋與調(diào)節(jié)接頭（11-7）內(nèi)螺紋裝配，在心軸（11-8）外面套裝螺母（11-9），其特征是，所述堵心報警墊片（11-3）安裝在分水套（11-1）和外懸掛接頭（11-5）之間，在巖心充滿內(nèi)管后，通過心軸（11-8）、調(diào)節(jié)接頭（11-7）和外懸掛接頭（11-5）將巖心壓力傳遞至堵心報警墊片（11-3），使堵心報警墊片（11-3）徑向膨脹，將在分水套（11-1）、外懸掛接頭（11-5）和排水接頭（11-2）之間形成的環(huán)狀鉆井液過流通道封堵，通過鉆井液壓力升高提示報警；

所述到位報信機(jī)構(gòu)（9）設(shè)有報信閥定位套（9-1）、連接套（9-2）、阻尼環(huán)（9-3）和報信閥體（9-4）；所述報信閥定位套（9-1）安裝在彈卡定位機(jī)構(gòu)（8）的回收管（8-1）下端；所述報信閥體（9-4）安裝在報信閥定位套（9-1）上；所述連接套（9-2）與彈卡定位機(jī)構(gòu)（8）的彈卡架（8-3）下端通過螺紋連接方式裝配，在連接套（9-2）內(nèi)部設(shè)置阻尼環(huán)（9-3），所述阻尼環(huán)（9-3）內(nèi)腔為變截面腔室，在內(nèi)管總成投放過程中，內(nèi)管鉆具下落至設(shè)定位置后，打開鉆井液泵循環(huán)，在鉆井液壓力的作用下，報信閥體（9-4）穿過阻尼環(huán)（9-3）的變截面腔室，使鉆井液過流通道經(jīng)歷先封閉、再打開的一個過程，鉆井液泵壓力的變化為先升高再降低，以此提示操作人員內(nèi)管鉆具已經(jīng)投放到位。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繩索打撈式液力強(qiáng)制取心鉆具，其特征是，所述堵心報警機(jī)構(gòu)（11）的堵心報警墊片（11-3）設(shè)置兩組，兩組堵心報警墊片（11-3）通過分隔墊片（11-4）隔離。