[發明專利]一種適于海洋鉆探的繩索取心鉆具及工藝方法

在審

• 申請號: 202010936187.1
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112112590A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 馬漢臣;謝文衛;王年友;馮起贈;齊力強;盧秋平;李小洋;王林清;楊澤英;宋志彬
• 申請（專利權）人: 中國地質科學院勘探技術研究所
• 主分類號: E21B25/18
• 分類號: E21B25/18;E21B25/02;E21B25/08
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 雷秋芬

一種適于海洋鉆探的繩索取心鉆具及其工藝方法，其繩索取心鉆具包括外總成和內總成，所述外總成從上至下依次設置保壓鉆具彈卡擋頭、保壓鉆具彈卡室、彈卡擋頭、彈卡室、密封外管、調節短節和鉆頭，在彈卡室和密封外管連接部位設置座環，所述鉆頭設有傳扭內花鍵，并在傳扭內花鍵上端設有倒角引錐；所述內總成包括分別與不同地層結構相匹配的壓入式取心內鉆具、超前取心內鉆具、自適應伸縮內鉆具、繩沖內鉆具、多級內管伸縮內鉆具和保壓取心內鉆具；取心作業時，內總成置于外總成內腔中，并在內總成和外總成之間形成環空結構。本發明通過配置不同結構的取心鉆具內總成來適應不同海洋地層的結構特點，達到了提高工作效率、降低施工成本的目的。

技術領域

本發明涉及一種繩索取心鉆具及工藝方法，尤其是一種適于海洋鉆探的繩索取心鉆具及工藝方法。

背景技術

海底地層形態復雜，不同地層性質的差異較大，例如：海底淺表層淤泥具有塑性大、易被沖蝕等特點；淤泥層下的粉砂、粗砂、礫石等地層成孔難度大、易丟失巖心；風化基巖及基巖層巖石強度高、鉆探進尺慢。在陸地上進行地質勘探時，為適應地層變化，可以采用提鉆換鉆具的鉆進方法；但是針對海洋取心鉆探時，上述操作方法存在以下缺點：一是海洋鉆探施工難度大，提、下鉆耗費時間長，通過提鉆換鉆具的方法將使施工成本大大提高；二是海洋鉆探提、下鉆過程中，鉆具重新進入鉆孔的操作費時費力，工作效率較低。

發明內容

本發明提供一種適于海洋鉆探的繩索取心鉆具及工藝方法，旨在通過在同一套鉆具中配置不同結構的取心鉆具內總成，以適應不同海洋地層特點，達到提高工作效率、降低施工成本的目的。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種適于海洋鉆探的繩索取心鉆具，包括外總成和內總成，所述外總成從上至下依次設置保壓鉆具彈卡擋頭、保壓鉆具彈卡室、彈卡擋頭、彈卡室、密封外管、調節短節和鉆頭，在彈卡室和密封外管連接部位設置座環，所述鉆頭內壁上設有傳扭內花鍵，并在傳扭內花鍵上端設有倒角引錐；所述內總成包括分別與不同地層結構相匹配的壓入式取心內鉆具、超前取心內鉆具、自適應伸縮內鉆具、繩沖內鉆具、多級內管伸縮內鉆具和保壓取心內鉆具；取心作業時，內總成置于外總成內腔中，搭載在外總成的座環上，并在內總成和外總成之間形成環空結構。

上述適于海洋鉆探的繩索取心鉆具，所述壓入式取心內鉆具設有固定部件和套裝在固定部件外面的活塞式運動部件，所述固定部件包括第一撈矛頭組件、第一懸掛環、連接軸和芯軸，所述第一撈矛頭組件通過連接軸與芯軸連接，在連接軸上套裝第一懸掛環，所述活塞式運動部件包括活塞組件、第一內管組件和第一內鉆頭，在取心作業前，活塞式運動部件通過銷軸固定在連接軸上，在活塞組件中設有與外總成中密封外管緊密貼合的凸緣活塞，取心作業時，由鉆臺面上設置的水泵向內總成和外總成之間環空結構中注入高壓泥漿，通過凸緣活塞為活塞式運動部件提供向下的推力，推動活塞式運動部件剪斷銷軸后向下運動。

上述適于海洋鉆探的繩索取心鉆具，所述壓入式取心內鉆具的活塞式運動部件中還設有快速拆卸機構，所述快速拆卸機構包括快拆內套、快拆鎖環、定位鍵和快拆外套，所述快拆內套上端與活塞組件中的活塞座裝配，快拆外套下端與第一內管組件裝配，快拆內套與快拆外套配裝，通過定位鍵、快拆鎖環的配合實現快速拆卸結構的定位鎖止。

上述適于海洋鉆探的繩索取心鉆具，所述超前取心內鉆具從上至下依次設置第二撈矛頭組件、第二懸掛環、第二內管組件和第二內鉆頭；所述第二撈矛頭組件中設有彈卡，超前取心內鉆具通過彈卡與外總成中彈卡室、第二懸掛環與外總成中座環配合實現軸向定位；所述第二內鉆頭外壁設有傳扭外花鍵，所述傳扭外花鍵與外總成鉆頭上傳扭內花鍵相匹配，在傳扭外花鍵下端設有與外總成中鉆頭上倒角引錐配合的反向倒角引錐。