[发明专利]具有外流体通路的岩心钻进工具

说明书

技术领域

本发明的实施大体涉及可用于钻进地质和/或人造岩层（formation）的钻进设备和方法。尤其是，本发明的实施涉及岩心管总成（core barrel assembly）。

背景技术

岩心钻进（或岩心取样）包括为了各种原因获得不同深度处的地下岩层的岩心样本。例如，取回的岩心样本可表明什么样的物质，诸如石油、贵金属以及其他期望物质，存在于或可能存在于特定的岩层，以及存在于什么样的深度。在一些情况中，岩心采样可用于给予物质和事件的地质时间表。因此，岩心采样可用于决定特定区域的进一步开采的需要。

绳索钻进系统（wireline drilling system）是用于取回岩心样本的一种普通类型的钻进系统。在绳索钻进过程中，岩心钻针附接到外管或钻杆的前边缘。但外管在期望岩层中被下降较深时，于是通过一系列节对节组装在一起的钻杆形成了钻柱（drill string）。岩心管总成于是被降低或泵送到钻柱中。岩心钻针在岩层中旋转、推动和/或振动，从而导致期望物质的样本进入岩心管总成中。一旦获取岩心样本，使用绳索将岩心管总成从钻柱取回。于是岩心样本可从岩心管总成中去除。

岩心管总成通常包括用于接收岩心的岩心管，以及用于将岩心管总成附接到绳索的头部总成。典型地，岩心管总成被下降到钻柱中，直到岩心管到达外管或最远端钻杆上的着陆位置。在该点上，采用头部总成上的闩锁以限制岩心管总成相对于钻杆的运动。一旦闩锁上，于是岩心管总成和钻杆一起推进到岩层中，使物质填充到岩心管中。

通常可能希望获取岩层中不同深度处的岩心样本。另外，在一些情况中，可以期望获取地面水平以下数千英尺深度处的岩心样本，或另外获取延伸钻进通路的岩心样本。在这种情况中，获取岩心样本可能需要从钻孔去除整个钻柱（或断开钻柱）的耗时且昂贵的过程。在其他情况下，绳索钻进系统可用于避免与断开整个钻柱有关的困难和时间。甚至当使用绳索钻进系统时，将岩心管总成下放到钻柱中和从钻柱中起出仍然是耗时的。

所以，在传统绳索系统中存在许多可被解决的不利因素。

发明内容

本发明的一个或多个实施方案利用用于有效地且高效地将岩心管总成下放到钻柱中和从钻柱中起出的钻进工具、系统和方法来克服本领域的一个或多个问题。例如，本发明的一个或多个实施方案包括具有一个或多个外流体通路的岩心管总成。具体地，岩心管总成的一个或多个构件可包括允许岩心管总成和钻柱的内表面之间的增加的流体流的轴向流体槽。所以，本发明的一个或多个实施方案可通过减少岩心管总成移动穿过钻柱所需要的时间来提高在岩心钻进操作中的生产性和效率。

例如，岩心管总成的闩锁主体的一个实施方案包括管状主体，其包括外表面和内表面。管状主体可适于容纳用于将管状主体固定到钻柱的闩锁机构。另外，闩锁主体可包括延伸通过管状主体的至少两个闩锁开口。此外，闩锁主体可包括延伸到管状主体的外表面中的至少一个槽。该至少一个槽可沿着管状主体的外表面轴向延伸。

另外，岩心管总成的闩锁主体的另一实施方案可包括含有内表面和外表面的管状主体。管状主体可适于容纳用于将管状主体固定到钻柱的闩锁机构。进一步，闩锁主体可包括延伸通过管状主体的至少一个流体口。该至少一个流体口可允许流体在管状主体的内表面和外表面之间流动。闩锁主体还可包括延伸到管状主体的外表面中的至少一个槽。该至少一个槽可沿着管状主体的外表面轴向延伸且与该至少一个流体口交叉。

又进一步，岩心管头部总成的一实施方案可包括闩锁主体，其包括内表面和外表面。另外，闩锁主体可包括多个闩锁开口，其延伸通过闩锁主体。闩锁主体还可包括固定在闩锁主体内的闩锁机构。闩锁机构包括配置成径向移入和移出多个闩锁开口的多个闩锁构件。另外，闩锁主体可包括至少一个槽，其延伸到外表面中。该至少一个槽沿着管状主体的外表面轴向延伸。

此外，用于取回岩心样本的钻进系统的一实施方案可包括含有多个钻杆的钻柱。而且，钻进系统可包括适于插入钻柱内的岩心管总成。岩心管总成可包括闩锁主体和定位在闩锁主体内的闩锁机构。闩锁机构可相对于钻柱锁定岩心管总成。另外，岩心管总成可包括延伸穿过闩锁主体的流体口。又进一步，闩锁主体可包括延伸到闩锁主体的外表面中的至少一个槽。该至少一个槽沿着管状主体的外表面轴向延伸且可与流体口交叉。