[发明专利]绳索式煤层取芯工具

说明书

技术领域：

本发明涉及一种绳索式煤层取芯工具，属石油钻井井下工具设备技术领域。

背景技术：

绳索取芯钻进工艺由于其自动化程度高、井内事故少、取芯率及钻进效率高的优势，在煤田勘探及石油勘探施工中得到了迅速的推广应用，在煤层气参数井施工中又得到了进一步的发展。

绳索式取芯技术在应用中的技术要点有以下几个方面：一、煤芯上、下端如锚取强岩，将提高提拉过程中煤芯保护率；二、煤芯筒应缓慢地下放，否则，遇井斜则会损坏芯筒；三、取芯开始时钻压要求小，钻速要求低；四、泥浆设在低排量档，以免冲失芯样；五、监测泥浆泵泵压以确保环钻头的循环道畅通无阻，芯筒未受堵。如泵压变高，应将钻头提离孔底降压；六、钻进率突然变化，若非地层岩性变化，则为煤芯筒堵塞，应提钻出孔，检查。

在绳索取芯钻进中面临的主要问题是复杂地层钻进的钻孔护壁防塌问题。一是钻进中遇到的水敏性地层发生的孔壁缩径；二是钻进构造破碎地层、胶结性较差的厚粉煤层出现的钻孔垮塌、扩径现象；三是绳索取芯钻进结构特点，内外环状间隙小，冲洗液循环泵压高，对孔壁产生冲刷破坏以及上下钻具对孔壁产生的冲击和抽吸作用等，由此导致憋泵、粘附卡钻、钻杆折断、孔壁跨塌、钻具下不到位等各种孔内安全事故。

对于松软地层，现有的取芯技术和取芯工具还有很多不足之处，在取芯质量、井下安全隐患和取芯收获率等方面还不能满足实际生产的要求。

发明内容：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种绳索式煤层取芯工具，使之具有操作安全平稳、灵活可靠度和取芯收获率高、使用寿命长的特点。

本发明是通过如下技术方案来实现上述目的的。

在绳索式煤层取芯工具的结构中，设置有弹卡、座环接头、花键套、上扶正器、外筒、下扶正器、钻头；从上至下，弹卡、座环接头、花键套、上扶正器、外筒、下扶正器、钻头依次通过螺纹连接成一体；在座环接头内设置有悬挂环、座环、增压环；由内到外，增压环、悬挂环、座环依次安装在座环接头内；在花键套内设置有花键轴和弹簧套，由内到外，弹簧套、花键轴依次安装在花键套内；座环采用双级倒角的结构，第一级倒角为15°，第二级倒角为45°；花键轴位于花键套内，花键轴与花键套之间通过花键连接，在花键轴与花键套之间设置有密封圈。

本发明与现有的技术相比具有如下有益效果：

1、本发明采用花键结构形式传递扭矩，花健轴相对于花键套能上下运动，将地面扭矩传递给钻头，传递的扭矩较大，取芯效率高。

2、本发明的座环采用双级倒角结构，大大减小了内筒下端的冲击力，增强了悬挂机构抗冲击的安全可靠性。

3、本发明具有操作安全平稳、灵活可靠度和取芯收获率高、使用寿命长的特点。

附图说明：

图1为绳索式煤层取芯工具的总体结构示意图。

图2为绳索式煤层取芯工具的座环接头部分的结构示意图。

图3为绳索式煤层取芯工具的花键套部分的结构示意图。

在图中：1.弹卡、2.座环接头、3.上扶正器、4.外筒、5.下扶正器、6.钻头、7.弹卡架、8.悬挂环、9.座环、10.增压环、11.悬挂轴、12.悬挂轴轴承、13.轴承座、14.花键套、15.弹簧套、16.花键轴、17.密封圈。

具体实施方式：

本绳索式煤层取芯工具由弹卡1、座环接头2、花键套14、上扶正器3、外筒4、下扶正器5、钻头6等组成，从上至下，弹卡1、座环接头2、花键套14、上扶正器3、外筒4、下扶正器5、钻头6依次通过螺纹连接成一体。在座环接头2内设置有悬挂环8、座环9、增压环10；由内到外，增压环10、悬挂环8、座环9依次安装在座环接头2内。座环9采用双级倒角的结构，第一级倒角为15°，第二级倒角为45°；由于内筒下行时不能保证对中，使得内筒下端常与座环9的倒角位置处相碰撞，从而使内筒下端碰撞变形。采用双级倒角结构后，当内筒下端到达座环9位置时，首先接触在15°的锥面上，再通过45°锥面和座环9接触，这样就大大减轻了内筒下端的冲击力，增强了悬挂机构抗冲击的可靠性。作为差动装置的花键结构是十分重要的结构，在花键套14内设置有花键轴16和弹簧套15，由内到外，弹簧套15、花键轴16依次安装在花键套14内。花键轴16位于花键套14内，花键轴16与花键套14之间通过花键连接，并可以沿键槽上下运动以传递扭矩和钻压；在拉力或压力的作用下，花键轴16相对于花键套14上下运动，花键处的相互作用将地面扭矩传递给钻头6；在花键轴16与花键套14之间设置有密封圈17，以保证钻井液的正常循环。这样的差动装置使得取芯工具的使用寿命大大延长，并且灵活可靠，提高了时效、减少了事故隐患，使取芯收获率和取芯效率大大提高。