[發(fā)明專利]一種定向連續(xù)反循環(huán)取芯組合鉆具及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110634853.0
• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113279716B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李泉新;楊冬冬;陳盼;劉建林;陳龍
• 申請（專利權(quán)）人: 中煤科工集團西安研究院有限公司
• 主分類號: E21B25/00
• 分類號: E21B25/00;E21B25/16;E21B21/00;E21B47/024;E21B7/04
• 代理公司: 西安恒泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 趙中霞

本發(fā)明公開一種定向連續(xù)反循環(huán)取芯組合鉆具及方法，包括依次連接的取芯鉆頭、取芯導(dǎo)向裝置、埋線雙壁鉆桿、埋線雙壁送水器、計算機。取芯導(dǎo)向裝置包括中心管、外管、套筒、測斜元件和導(dǎo)向機構(gòu)，計算機與埋線雙壁送水器、埋線雙壁鉆桿及取芯導(dǎo)向裝置埋設(shè)的導(dǎo)線連通，導(dǎo)線連接測斜元件，測斜元件連接導(dǎo)向機構(gòu)。計算機發(fā)送控制指令，測斜元件測量并回傳鉆孔軌跡參數(shù)，導(dǎo)向機構(gòu)上布設(shè)的推靠巴掌根據(jù)指令以不同推力推靠孔壁，實現(xiàn)定向鉆進，同時取芯鉆頭鉆取巖芯，巖芯在水力作用下沿著中心通道返出孔外，從而實現(xiàn)連續(xù)定向取芯鉆進。本發(fā)明能有效實現(xiàn)沿設(shè)計取芯軌跡定向連續(xù)取芯的目的，可為地質(zhì)勘探、礦產(chǎn)資源開發(fā)和評價等提供可靠的實物資料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于地質(zhì)勘探領(lǐng)域，涉及鉆探取芯鉆具及方法，具體是涉及一種定向連續(xù)反循環(huán)取芯組合鉆具及方法。

背景技術(shù)

在地質(zhì)勘探和礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中，為了了解地下巖層性質(zhì)及其變化規(guī)律，特別是礦產(chǎn)資源的性質(zhì)，需要取得反映地下巖層最客觀、最實際的巖心資料。鉆探取芯是地質(zhì)勘探和礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中取得完整資料、提供原始地層標本的唯一途徑，也是觀察地層巖性、物性和進行礦產(chǎn)資源評價的可靠資料。現(xiàn)有鉆探取芯技術(shù)普遍采用常規(guī)鉆進取芯，鉆進取芯軌跡不可控，所獲取巖心與設(shè)計取芯位置相差較大，導(dǎo)致后期巖心分析結(jié)果與實際情況有較大差異，易對工程實踐和礦產(chǎn)資源開發(fā)造成誤導(dǎo)。

由于現(xiàn)階段定向鉆進技術(shù)普遍采用孔底螺桿馬達切削巖石鉆進，故無法實現(xiàn)定向鉆進過程中的取芯作業(yè)。現(xiàn)有的定向取芯是基于定向鉆進技術(shù)的定點取芯，即先施工定向鉆孔至設(shè)計取芯位置，然后提出所有鉆具，再下入定點取芯鉆具，實現(xiàn)一次取芯。該方法雖然取芯位置較精確，但每次取芯都需要重復(fù)提鉆、下鉆，程序復(fù)雜，工作量大，且每次所獲取巖心量一般較少，對于長鉆孔取芯難度較大，所采集的巖心只占鉆進地層的一小部分，漏失了大量地層信息，只適用于對特定位置的少量取樣，不能滿足工程實踐和礦產(chǎn)資源開發(fā)對巖心的需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷和不足，本發(fā)明提供了一種定向連續(xù)反循環(huán)取芯組合鉆具及方法，該裝置及方法可實現(xiàn)沿設(shè)計取芯軌跡連續(xù)取芯的目的，可為地質(zhì)勘探、礦產(chǎn)資源開發(fā)和評價等提供可靠的實物資料，具有廣泛應(yīng)用價值。

為達到上述目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)方案：

一種取芯導(dǎo)向裝置，包括中心管、通過第一固定環(huán)同軸套在中心管外的外管、套在外管外的套筒且套筒能相對外管自由轉(zhuǎn)動以及設(shè)在套筒上的測斜元件和導(dǎo)向機構(gòu)；

所述導(dǎo)向機構(gòu)包括嵌在套筒內(nèi)且依次導(dǎo)線連通的電池筒、控制模塊和活塞，活塞徑向伸出套筒外壁并連接有推靠巴掌；

所述測斜元件包括嵌在套筒內(nèi)壁的測斜探管、設(shè)在套筒內(nèi)壁的旋轉(zhuǎn)變壓器副邊I和設(shè)在外管外壁的旋轉(zhuǎn)變壓器原邊I；測斜探管一端連接電池筒，另一端通過導(dǎo)線連接所述旋轉(zhuǎn)變壓器副邊I，旋轉(zhuǎn)變壓器原邊I與旋轉(zhuǎn)變壓器副邊I相對且不接觸，旋轉(zhuǎn)變壓器原邊I連接外管內(nèi)埋設(shè)的導(dǎo)線I的一端且導(dǎo)線I的另一端連接外管端部的金屬滑環(huán)I。

本發(fā)明還包括如下技術(shù)特征：

具體的，所述金屬滑環(huán)I、導(dǎo)線I與外管接觸部分均做絕緣處理。

具體的，所述推靠巴掌有多個，多個推靠巴掌沿套筒周向均布；每個推靠巴掌對應(yīng)連接在兩個所述活塞上。

具體的，所述第一固定環(huán)設(shè)在中心管和外管之間，且第一固定環(huán)上設(shè)有通孔，以使中心管和外管之間的環(huán)空能軸向?qū)ā?/p>

具體的，所述外管外壁設(shè)有環(huán)形凹槽，套筒位于該環(huán)形凹槽內(nèi)，環(huán)形凹槽的槽底和套筒之間設(shè)有多個軸承以使套筒能相對外管自由轉(zhuǎn)動。

一種定向連續(xù)反循環(huán)取芯組合鉆具，包括依次相連的取芯鉆頭、所述的取芯導(dǎo)向裝置、埋線雙壁鉆桿以及埋線雙壁送水器；

取芯鉆頭靠近推靠巴掌布設(shè)，埋線雙壁鉆桿靠近測斜元件布設(shè)。