[發明專利]具有地質圖像采集和地層取樣功能的牙輪鉆頭

有效

• 申請號: 202110921666.0
• 申請日: 2021-08-11
• 公開（公告）號: CN113464056B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 張占奎;曹江龍
• 申請（專利權）人: 滄州格銳特鉆頭有限公司
• 主分類號: E21B10/08
• 分類號: E21B10/08;E21B47/002;E21B49/02
• 代理公司: 石家莊國鉞天璽專利代理事務所(普通合伙) 13155
• 代理人: 王朝

本發明提供了一種具有地質圖像采集和地層取樣功能的牙輪鉆頭，屬于牙輪鉆頭技術領域，包括鉆頭本體、取樣機構、圖像采集組件和控制系統，鉆頭本體上設有空腔，鉆頭本體內部沿高度方向設有取樣通道，取樣機構滑動設于取樣通道內，沿鉆頭本體高度方向移動并可向地層內鉆進取出地層樣本，圖像采集組件設于取樣組件上，采集地質圖像信息，控制系統接收圖像采集組件采集到的圖像信息和控制取樣組件運行。本發明提供的具有地質圖像采集和地層取樣功能的牙輪鉆頭，具有將取樣機構和圖像采集組件集成到牙輪鉆頭上，對地質圖像采集和地層取樣操作方便靈活，圖像采集和取樣效率高，不用使鉆頭往返進出井筒的技術效果。

技術領域

本發明屬于牙輪鉆頭技術領域，更具體地說，是涉及一種具有地質圖像采集和地層取樣功能的牙輪鉆頭。

背景技術

牙輪鉆頭是目前石油鉆井使用最廣泛的破巖工具，其使用效果和工作壽命對鉆井施工和鉆井成本具有十分重要的影響。現有技術中的牙輪鉆頭只具備對巖層鉆進的功能，并不能實現對井筒內部地質圖像進行采集和對地層取樣的功能，那么當需要對井筒內部地質圖像進行采集或對地層進行取樣時，就需要用到專業的圖像采集設備和地層取樣設備，用鉆桿等工具將圖像采集設備和地層取樣設備送入到井筒內部，以便對地質圖像進行采集和對地層進行取樣。以上的操作存在缺陷有：需要專業設備進行圖像采集和地層取樣，在井筒內與鉆頭需要交替運行，即將鉆頭取出后，才能進行圖像采集、圖像采集完成后才能進行地層取樣，地層取樣后才能進行再次用鉆頭鉆進。在空間有限的情況下，取樣設備和圖像采集設備不能集成到牙輪鉆頭上，以便對地質圖像采集和地層取樣，需要牙輪鉆頭、取樣設備和圖像采集設備交替往復在井筒內運行，導致對地質圖像采集和地層取樣操作麻煩、效率低，占用鉆頭鉆進的時間較長，鉆進效率也低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有地質圖像采集和地層取樣功能的牙輪鉆頭，旨在解決對地質圖像采集和地層取樣操作麻煩，效率低，均不能集成到牙輪鉆頭上的技術問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：提供一種具有地質圖像采集和地層取樣功能的牙輪鉆頭，包括鉆頭本體、取樣機構、圖像采集組件和控制系統，鉆頭本體上遠離牙輪的一端設有空腔，位于所述空腔外部的所述鉆頭本體的外壁用于與鉆桿連接，所述鉆頭本體內部沿高度方向設有取樣通道，所述取樣通道使所述鉆頭本體上端與所述空腔內部之間連通，所述取樣通道位于所述鉆頭本體中心；取樣機構滑動設于所述取樣通道內，具有可在所述取樣通道內沿所述鉆頭本體高度方向移動并可伸出所述取樣通道上端的取樣組件，所述取樣組件借助所述鉆頭本體的旋轉用于向地層內鉆進并取出地層樣本；圖像采集組件設于所述取樣組件上，具有朝向所述取樣通道的外部采集地質信息的攝像頭，取樣過程中所述攝像頭不接觸地層；控制系統設于所述空腔內，分別與所述取樣機構、所述圖像采集組件電性連接，用于接收所述圖像采集組件采集到的圖像信息和控制所述取樣組件運行。

在一種可能的實現方式中，所述鉆頭本體外壁上設有振動發電機，所述空腔內設有與所述振動發電機的電能輸出端電連接的蓄電池，所述蓄電池用于存儲電能，所述蓄電池的電能輸出端分別與所述取樣機構、所述攝像頭和所述控制系統電性連接，并用于分別供電。

在一種可能的實現方式中，具有地質圖像采集和地層取樣功能的牙輪鉆頭還包括具有顯示屏的移動終端，所述控制系統上設有第一無線通訊模塊，所述移動終端上設有與所述第一無線通訊模塊無線通訊連接的第二無線通訊模塊，所述移動終端通過顯示屏可實時觀察所述圖像采集組件采集到的圖像，所述移動終端上設有用于控制所述取樣機構運行的控制按鈕。

在一種可能的實現方式中，所述取樣機構包括滑軌和推頂組件，滑軌沿所述鉆頭本體高度方向設于所述取樣通道內，所述取樣組件滑動設于所述滑軌上并可伸出所述取樣通道，以對地層取樣；推頂組件設于所述取樣通道內，推頂端與所述取樣組件連接，用于推動所述取樣組件在所述滑軌上滑動，所述推頂組件與所述控制系統電性連接且受控于所述控制系統，所述取樣組件在地層內取樣深度受控于所述推頂組件推頂長度。