[發明專利]一種適用于破碎地層取心的鉆井取心裝置和取心工藝

在審

• 申請號: 202111353248.2
• 申請日: 2021-11-16
• 公開（公告）號: CN114635657A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 姚坤鵬;周剛;劉彬;姚建林;張偉;馮明;余晟;董仕明;陳文才;呂治軍;李金和
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團川慶鉆探工程有限公司
• 主分類號: E21B25/10
• 分類號: E21B25/10;E21B47/06;E21B41/00
• 代理公司: 成都中璽知識產權代理有限公司 51233
• 代理人: 譚昌馳

本發明提供了一種適用于破碎地層取心的鉆井取心裝置和取心工藝，所述取心裝置包括安全接頭、外巖心筒、旋轉總成、堵心報警機構、堵心解堵機構、巖心爪組合件和取心鉆頭，其中，外巖心筒和取心鉆頭固定連接組成外巖心筒串；旋轉總成、堵心報警機構、堵心解堵機構和巖心爪組合件設置在外巖心筒串內部且依次固定連接組成內巖心筒串，其中，旋轉總成與安全接頭可轉動連接；內巖心筒串外壁與外巖心筒串內壁之間形成有循環通道，堵心報警機構能夠在發生堵心時報警；堵心解堵機構能夠在發生堵心后解除堵心；安全接頭分別將外巖心筒串和內巖心筒串與上部鉆具固定連接。本發明具有取心工具強度高、具有限位段避免造成憋壓、零部件受力更加優化等優點。

技術領域

本發明涉及石油天然氣鉆探作業技術領域，具體地，涉及一種適用于破碎地層取心的鉆井取心裝置和取心工藝。

背景技術

鉆井取心技術是獲取巖心的最直接方式，在油氣勘探開發中發揮了極為重要的作用。隨著全國許多油田進入后期開發，地層水淹嚴重，取心時極易造成巖心坍塌破碎。此外，在雙探棲霞、磨高燈影組等層位的白云巖裂縫孔洞非常發育，巖心破碎，采用常規取心工具取心時堵心、磨心發生的概率在90％以上，嚴重影響了取心單筒進尺和巖心收獲率。現有的取心裝置雖然能夠在堵心時實現堵心報警并解除堵心1次，但是存在一些問題：剪銷剪斷后易掉入內筒和內外筒環空，造成堵心；堵心監視裝置的心軸易受壓變形，影響內筒上移，造成堵心監視功能無法實現；襯筒為整體式結構，在剪銷時易損壞，整體更換加工難度大、成本高；內筒沿用常規內筒結構，出心時采用敲擊的方式易損壞破碎的巖心，不利于保持巖心物性特征的完整。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術存在的上述不足中的至少一項。例如，本發明的目的之一在于提供一種結構合理、強度高、避免堵心時造成憋壓的適用于破碎地層取心的鉆井取心裝置。又如，本發明的另一目的在于提供一種可及時發現堵心、避免磨心、提高單筒進尺和取心收獲率的適用于破碎地層取心的鉆井取心工藝。

為了實現上述目的，本發明的一方面提供了一種適用于破碎地層取心的鉆井取心裝置，所述鉆井取心裝置包括安全接頭、外巖心筒、旋轉總成、堵心報警機構、堵心解堵機構、巖心爪組合件和取心鉆頭，其中，外巖心筒和取心鉆頭固定連接組成取心裝置的外巖心筒串；旋轉總成、堵心報警機構、堵心解堵機構和巖心爪組合件均設置在外巖心筒串內部且從上到下固定連接組成取心裝置的內巖心筒串，其中，旋轉總成上端與安全接頭下端可轉動連接；內巖心筒串外壁與外巖心筒串內壁之間形成有循環通道，堵心報警機構能夠與旋轉總成配合在發生堵心時報警；堵心解堵機構能夠在發生堵心后解除堵心使取心裝置恢復正常，且堵心解堵機構包括內巖心筒、至少一層襯筒、剪切銷釘、防掉套筒和連接套，其中，內巖心筒上端與堵心報警機構的下端固定連接，至少一層襯筒設置在內巖心筒中，剪切銷釘將襯筒與內巖心筒固定，連接套將內巖心筒下端和巖心爪組合件連接，套筒套設在連接套外壁上以防止剪切銷釘掉落到環空中；安全接頭分別將外巖心筒串和內巖心筒串與上部鉆具固定連接。

在本發明一方面的一個示例性實施例中，所述取心裝置還可包括第一扶正器和第二扶正器，所述外巖心筒的上端通過第一扶正器與所述安全接頭固定連接，外巖心筒的下端通過第二扶正器與取心鉆頭固定連接。

在本發明一方面的一個示例性實施例中，所述安全接頭可包括外接頭、內接頭、壓帽、制動環和內筒調節螺帽，其中，所述外接頭用于與外巖心筒上端固定連接，所述內接頭用于與旋轉總成形成轉軸連接，所述壓帽能夠與制動環配合避免內筒調節螺帽在鉆進過程中螺紋發生松動，所述內筒調節螺帽能夠調節內巖心筒串在外巖心筒串中的軸向位置。

在本發明一方面的一個示例性實施例中，所述旋轉總成可包括半環、軸承、軸承盒和心軸，其中，

所述軸承盒上端和安全接頭固定連接，下端套設在所述心軸上端上，所述軸承設置在軸承盒內壁與心軸外壁之間，所述半環將軸承軸向鎖定，所述心軸下端外壁設置有貫穿的分流孔。

在本發明一方面的一個示例性實施例中，所述堵心報警機構可包括擋流管、彈性件、滑套、懸掛軸、內筒轉換接頭和自動泄壓總成，其中，