[发明专利]一种适用于破碎地层取心的钻井取心装置和取心工艺

说明书

本发明提供了一种适用于破碎地层取心的钻井取心装置和取心工艺，所述取心装置包括安全接头、外岩心筒、旋转总成、堵心报警机构、堵心解堵机构、岩心爪组合件和取心钻头，其中，外岩心筒和取心钻头固定连接组成外岩心筒串；旋转总成、堵心报警机构、堵心解堵机构和岩心爪组合件设置在外岩心筒串内部且依次固定连接组成内岩心筒串，其中，旋转总成与安全接头可转动连接；内岩心筒串外壁与外岩心筒串内壁之间形成有循环通道，堵心报警机构能够在发生堵心时报警；堵心解堵机构能够在发生堵心后解除堵心；安全接头分别将外岩心筒串和内岩心筒串与上部钻具固定连接。本发明具有取心工具强度高、具有限位段避免造成憋压、零部件受力更加优化等优点。

技术领域

本发明涉及石油天然气钻探作业技术领域，具体地，涉及一种适用于破碎地层取心的钻井取心装置和取心工艺。

背景技术

钻井取心技术是获取岩心的最直接方式，在油气勘探开发中发挥了极为重要的作用。随着全国许多油田进入后期开发，地层水淹严重，取心时极易造成岩心坍塌破碎。此外，在双探栖霞、磨高灯影组等层位的白云岩裂缝孔洞非常发育，岩心破碎，采用常规取心工具取心时堵心、磨心发生的概率在90％以上，严重影响了取心单筒进尺和岩心收获率。现有的取心装置虽然能够在堵心时实现堵心报警并解除堵心1次，但是存在一些问题：剪销剪断后易掉入内筒和内外筒环空，造成堵心；堵心监视装置的心轴易受压变形，影响内筒上移，造成堵心监视功能无法实现；衬筒为整体式结构，在剪销时易损坏，整体更换加工难度大、成本高；内筒沿用常规内筒结构，出心时采用敲击的方式易损坏破碎的岩心，不利于保持岩心物性特征的完整。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种结构合理、强度高、避免堵心时造成憋压的适用于破碎地层取心的钻井取心装置。又如，本发明的另一目的在于提供一种可及时发现堵心、避免磨心、提高单筒进尺和取心收获率的适用于破碎地层取心的钻井取心工艺。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种适用于破碎地层取心的钻井取心装置，所述钻井取心装置包括安全接头、外岩心筒、旋转总成、堵心报警机构、堵心解堵机构、岩心爪组合件和取心钻头，其中，外岩心筒和取心钻头固定连接组成取心装置的外岩心筒串；旋转总成、堵心报警机构、堵心解堵机构和岩心爪组合件均设置在外岩心筒串内部且从上到下固定连接组成取心装置的内岩心筒串，其中，旋转总成上端与安全接头下端可转动连接；内岩心筒串外壁与外岩心筒串内壁之间形成有循环通道，堵心报警机构能够与旋转总成配合在发生堵心时报警；堵心解堵机构能够在发生堵心后解除堵心使取心装置恢复正常，且堵心解堵机构包括内岩心筒、至少一层衬筒、剪切销钉、防掉套筒和连接套，其中，内岩心筒上端与堵心报警机构的下端固定连接，至少一层衬筒设置在内岩心筒中，剪切销钉将衬筒与内岩心筒固定，连接套将内岩心筒下端和岩心爪组合件连接，套筒套设在连接套外壁上以防止剪切销钉掉落到环空中；安全接头分别将外岩心筒串和内岩心筒串与上部钻具固定连接。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述取心装置还可包括第一扶正器和第二扶正器，所述外岩心筒的上端通过第一扶正器与所述安全接头固定连接，外岩心筒的下端通过第二扶正器与取心钻头固定连接。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述安全接头可包括外接头、内接头、压帽、制动环和内筒调节螺帽，其中，所述外接头用于与外岩心筒上端固定连接，所述内接头用于与旋转总成形成转轴连接，所述压帽能够与制动环配合避免内筒调节螺帽在钻进过程中螺纹发生松动，所述内筒调节螺帽能够调节内岩心筒串在外岩心筒串中的轴向位置。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述旋转总成可包括半环、轴承、轴承盒和心轴，其中，

所述轴承盒上端和安全接头固定连接，下端套设在所述心轴上端上，所述轴承设置在轴承盒内壁与心轴外壁之间，所述半环将轴承轴向锁定，所述心轴下端外壁设置有贯穿的分流孔。

在本发明一方面的一个示例性实施例中，所述堵心报警机构可包括挡流管、弹性件、滑套、悬挂轴、内筒转换接头和自动泄压总成，其中，