[发明专利]一种深井取芯装置及其操作方法

说明书

本发明公开了一种深井取芯装置及其操作方法，所述装置主要由上壳体、涡轮轴、扶正轴承、涡轮定子、涡轮转子、导流接头、定子支撑套、传动轴、上支承轴承组、内调节套、外调节套、过渡接头、防掉端盖、螺栓、中壳体、下支承轴承组、锁紧帽、轴承挡圈、圆锥滚子轴承、行星轮套、销轴、行星轮、盖板、止推轴承、芯轴接头、下壳体、钢球、取芯筒、岩芯爪、芯筒扶正器、取芯钻头组成，当进行取芯作业时，涡轮驱动涡轮轴转动并进一步带动导流接头和传动轴转动，传动轴通过行星轮带动中壳体、下壳体和取芯钻头转动，由取芯钻头钻取的岩芯进入取芯筒。所述装置无需钻柱转动，从而可避免由于井深过大而出现钻柱扭断的现象，因此该装置适用于深井。

技术领域

本发明涉及一种适用于深井的取芯装置及其操作方法，属于石油天然气开采行业的钻井工程技术领域。

背景技术

随着我国对油气资源的需求不断增加以及油气产业的快速发展，浅部地层的油气资源不断减少，当前油气钻采不断向深部地层发展，深井超深井的数量也在不断增加。在油气田勘探开发过程中，通常需要首先了解勘探区域的地层地质特性，从而掌握第一手资料。通过在地层中钻取岩芯并分析岩芯的物理力学特性，可预测相关地层和油气层的性质，为制定合理的开发方案、准确计算油田储量、制定增产措施提供可靠依据。由于油气勘探作业范围广且数量大，因此取芯作业也具有较大的需求。

目前，油田在进行取芯作业时，大多采用以井口转盘为动力源的常规驱动方式，即井口电机驱动转盘转动并进一步带动整个钻柱转动，将进口能量通过钻柱传至井底钻头并用于钻取岩芯。这种方式在中、浅地层的作业中能够满足相关的取芯作业要求，但对于深井的取芯却受到限制。一方面，当井深较大时，从钻柱传递的能量需要经过较远的距离才到达钻头处，使得整个系统对能量的需求较大而钻头处的能量利用率较低；另一方面，转盘在将井口扭矩传至井下的过程中，钻柱与井壁之间往往存在摩阻，钻柱越长摩阻越大，当钻柱所承受的扭矩达到一定数值时将会造成钻柱扭断的现象。此外，由于钻柱具有大长径比的特性，因而其刚度较小，钻柱在扭矩作用下容易产生扭转振动，从而造成岩芯样品破坏等现象。为了解决上述深井超深井取芯困难的问题，通常需要在取芯工具中配备其它增加能量的装置，但这种方式的能量利用率同样不高。由于转动的钻柱系统的能量很大一部分未直接用于钻头处，而是被钻柱的运动所消耗，因此如何设计一种无需钻柱转动便可实现取芯的装置便成为一种新思路，也是进行深井取芯作业的难点。

发明内容

本发明的目的在于为了克服上述难点，特提出一种深井取芯装置及其操作方法置，从而实现对深部地层岩芯取样。

为达到上述目的，本发明解决此技术问题采用的技术方案是：