[發(fā)明專利]一種具有巖心解堵功能的取心鉆具結構

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• 申請日: 2021-09-03
• 公開（公告）號: CN113530453A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設計）人: 曹龍龍;王穩(wěn)石;張恒春;閆家;李寬;胡晨
• 申請（專利權）人: 中國地質科學院勘探技術研究所
• 主分類號: E21B10/02
• 分類號: E21B10/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 史云聰

本發(fā)明公開一種具有巖心解堵功能的取心鉆具結構，包括取心鉆具外總成和取心鉆具內(nèi)總成；取心鉆具外總成包括依次螺紋連接的上接頭、軸承腔、外管、外管扶正器和鉆頭；取心鉆具內(nèi)總成包括依次螺紋連接的心軸、巖心管接頭、巖心管、分流接箍和分流套，分流套內(nèi)設置有浮動卡簧座，浮動卡簧座內(nèi)靠近鉆頭的一端設置有卡簧，浮動卡簧座靠近鉆頭的一端與分流套通過花鍵配合，能夠實現(xiàn)同步回轉；巖心管內(nèi)靠近分流接箍的一端緊密接觸設置有軸向“S”形開口的彈性薄壁管；浮動卡簧座與分流套之間的環(huán)空間隙內(nèi)套設有彈簧。本發(fā)明能夠自行實現(xiàn)解堵或緩解堵心程度，減少了取心鉆進中巖心磨耗，提高了破碎易堵心地層巖心采取率和鉆進效率。

技術領域

本發(fā)明涉及鉆井工程取心鉆具技術領域，特別是涉及一種具有巖心解堵功能的取心鉆具結構。

背景技術

取心鉆進是以獲取地層實物資料巖心為目的的鉆進方法與過程，是鉆井工程的重要組成部分。在油氣勘探鉆井(包括常規(guī)石油天然氣、頁巖氣、天然氣水合物等)、地熱鉆井、干熱巖鉆井、科學鉆探等，取心鉆進都是一種至關重要的工藝方法。但在取心鉆進過程中常會遇到破碎易堵心地層，巖心在進入鉆頭后由于圍巖壓力消失，巖心柱應力釋放會沿著裂隙碎裂成巖塊或巖渣，一旦巖心在通過巖心卡簧座及卡簧處或巖心管內(nèi)發(fā)生堵塞就會阻礙后續(xù)鉆進中巖心繼續(xù)進入巖心管，造成巖心破碎部分擠壓、對磨和鉆頭重復磨耗巖心，導致巖心采取率不足，獲取的地層信息缺失，同時巖心堵塞會影響后續(xù)巖心入管速度，進而影響取心鉆進速度，如果巖心堵死就會終止回次鉆進，嚴重影響綜合鉆探效率。

目前應用比較廣泛的常規(guī)雙筒單動取心鉆具，巖心進入鉆頭后在卡簧座及卡簧處或者巖心管內(nèi)破碎形成堵心形態(tài)，一般只能在一定范圍內(nèi)調整鉆壓和轉速參數(shù)，改變鉆具的鉆進狀態(tài)以取得微乎其微的解堵作用，通過這種辦法實現(xiàn)解堵的幾率很低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種具有巖心解堵功能的取心鉆具結構，以解決上述現(xiàn)有技術存在的問題，能夠自行實現(xiàn)解堵或緩解堵心程度，減少了取心鉆進中巖心磨耗，提高了破碎易堵心地層巖心采取率和鉆進效率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明提供一種具有巖心解堵功能的取心鉆具結構，包括取心鉆具外總成和取心鉆具內(nèi)總成，所述取心鉆具內(nèi)總成懸掛于所述取心鉆具外總成內(nèi)，并由鉆頭扶正環(huán)扶正處于居中位置，能夠實現(xiàn)取心鉆具外總成回轉，取心鉆具內(nèi)總成不動；所述取心鉆具外總成包括依次螺紋連接的上接頭、軸承腔、外管、外管扶正器和鉆頭；所述取心鉆具內(nèi)總成包括通過推力軸承設置于所述軸承腔內(nèi)的心軸，所述心軸內(nèi)部中空，且開設有進水口和心軸水眼，所述心軸遠離所述上接頭的一端依次螺紋連接有巖心管接頭、巖心管、分流接箍和分流套，所述分流套內(nèi)設置有浮動卡簧座，所述浮動卡簧座內(nèi)靠近鉆頭的一端設置有卡簧，所述浮動卡簧座靠近鉆頭的一端與所述分流套通過花鍵配合，能夠實現(xiàn)同步回轉；所述巖心管內(nèi)靠近分流接箍的一端緊密接觸設置有軸向“S”形開口的彈性薄壁管；所述分流接箍包括外壁直徑依次減小的第一接箍、第二接箍和第三接箍，所述第一接箍與所述巖心管螺紋連接，所述第二接箍與所述分流套螺紋連接，所述第三接箍末端插設于所述浮動卡簧座內(nèi)，所述浮動卡簧座與所述分流套之間的環(huán)空間隙內(nèi)套設有彈簧，所述彈簧能夠使得第三接箍上的接箍水眼與浮動卡簧座上的卡簧座水眼錯位。本發(fā)明通過取心鉆具防堵心機構設計，巖心進入鉆頭破碎堵心后，通過鉆具的防堵心機構動作激發(fā)自行實現(xiàn)解堵或緩解堵心程度，井口無需任何操作，鉆進中取心鉆具自我識別堵心形態(tài)并激發(fā)防堵心機構動作實現(xiàn)解堵功能，在巖心解堵后部分防堵心機構恢復原鉆進狀態(tài)，可實現(xiàn)再次解堵作用。巖心解堵作用減少了取心鉆進中巖心磨耗，提高了破碎易堵心地層巖心采取率，增加了地層信息獲取的完整度，同時能有效緩解堵心導致的鉆進速度降低問題，提高了鉆進效率。

可選的，所述巖心管兩端分別開設有外螺紋，所述巖心管一端與所述巖心管接頭末端的內(nèi)螺紋通過螺紋連接，所述巖心管另一端與所述分流接箍遠離鉆頭一端的內(nèi)螺紋通過螺紋連接。