專利名稱：水平井取心鉆具堵塞球裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水平井取心鉆具堵塞球裝置，是一種用于水平取心鉆具的裝置，
屬于鉆井的巖心提取器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
提高單井產(chǎn)能是進(jìn)行水平井施工的最重要目標(biāo)，但往往完井后的水平井產(chǎn)能沒達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，原因很多，可能是水平井在產(chǎn)層中的穿透率沒達(dá)到設(shè)計(jì)要求，或是鉆完井過程對(duì)產(chǎn)層造成了傷害。如果在水平井施工的關(guān)鍵部位采取部分巖心，就可以通過所采取的巖心進(jìn)行全面測(cè)試分析，來判斷水平井中靶狀況與受損害程度及傷害類型。在薄產(chǎn)層水平井施工過程中根據(jù)需要采取巖心，可為深入研究工程因素對(duì)產(chǎn)層的傷害提供直接研究對(duì)象。
噴反取心鉆具在垂直取心鉆進(jìn)中已是成熟的技術(shù)，取心鉆具內(nèi)設(shè)置噴反機(jī)構(gòu)在一定的液體流量下可使鉆具在噴反機(jī)構(gòu)處形成局部負(fù)壓，具有抽吸作用，有利于巖心進(jìn)入巖心管，特別是針對(duì)破碎地層取心鉆進(jìn)可大幅度提高巖心采取率。但是在水平井，取心工具到達(dá)井底時(shí)處于橫臥位置，常規(guī)鉆井方法在長(zhǎng)時(shí)間鉆具下井的過程中，大量巖屑可能沉淀于水平段的井底，用噴反鉆具收集巖心時(shí)，無效巖屑可能會(huì)先占據(jù)巖心管有限長(zhǎng)度空間，影響巖心采取單回次采取率；如直接在噴腔中部打孔，沖洗鉆屑很容易實(shí)現(xiàn)，但由于噴腔內(nèi)有各種不同作用的孔道，沖洗完后，如要堵塞孔道，存在一般鋼球的投入較易誤入其他孔道而影響噴反鉆具正常使用的弊病。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種水平井取心鉆具堵塞球裝置，可徹底解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的投入鋼球易誤入其他孔道而影響噴反鉆具正常使用的弊病。 本發(fā)明為了達(dá)到上述目的，提供一種水平井取心鉆具堵塞球裝置，包括有噴反機(jī)構(gòu)，還設(shè)置有堵塞球和錐形彈簧，噴反機(jī)構(gòu)的噴腔采用內(nèi)外套結(jié)合的雙層結(jié)構(gòu)，在噴反機(jī)構(gòu)的噴腔底座中部鉆一孔道，孔道的直徑小于堵塞球的球體直徑，錐形彈簧安裝在噴反機(jī)構(gòu)的噴腔內(nèi)套與噴腔底座之間，通過噴腔外套與噴腔底座間螺紋固定，錐形彈簧錐頂?shù)膬?nèi)徑大于堵塞球的球體外徑。 本發(fā)明的水平井取心鉆具堵塞球裝置，所述堵塞球由球體、連接件和導(dǎo)向彈簧構(gòu)成，連接件與球體通過焊接或螺紋連接，導(dǎo)向彈簧采用焊接或粘接方式固定在連接件的大徑端上。 所述的導(dǎo)向彈簧為3 6根，導(dǎo)向彈簧尾端全張開所形成的傘狀外環(huán)直徑比鉆桿柱內(nèi)徑大10 30mm ;堵塞球的球體為鋼球體，導(dǎo)向彈簧采用彈簧鋼絲制作。導(dǎo)向彈簧采用彈簧鋼絲結(jié)構(gòu)，在一定外力下可以由傘狀收攏成集束狀態(tài)而跟隨堵塞球的球體進(jìn)入到錐形彈簧內(nèi)。在自由狀態(tài)下堵塞球投入鉆桿柱內(nèi)，靠鋼球重力，保持鋼球體向下，由于導(dǎo)向彈簧尾端全張開所形成的傘狀外環(huán)直徑比鉆桿柱內(nèi)徑大，導(dǎo)向彈簧依靠彈性力收縮并在鉆桿柱中心通道中居中撐靠在鉆桿內(nèi)壁，在鉆井液的液流攜帶下沿鉆桿柱中心通道下行并最終進(jìn)入錐形彈簧而堵塞中心通道。 所述錐形彈簧采用彈簧鋼絲制作。錐形彈簧不作受力件，主要用于堵塞球?qū)蚝豌@井液過流通道。 —般的噴反機(jī)構(gòu)包括噴嘴、整體噴腔和噴腔底座。本發(fā)明所述改進(jìn)的噴反機(jī)構(gòu)的噴腔采用內(nèi)外套結(jié)合的雙層結(jié)構(gòu)，噴腔內(nèi)套經(jīng)過整體淬火處理。采用內(nèi)外套結(jié)合的雙層結(jié)構(gòu)，既便于加工又可在噴腔內(nèi)套磨損后，僅更換內(nèi)套即可，降低使用成本；在噴反機(jī)構(gòu)噴腔底座的中部鉆一孔道形成鉆具中心過流孔道，通過中心過流孔道流出的液體沖洗巖心管，并排出沉入巖心管內(nèi)無用的巖屑。 本發(fā)明的水平井取心鉆具堵塞球裝置，安裝在水平井取心鉆具中，鉆具下入水平
取心井的井底，即鉆具到達(dá)工作位置后，可采用一定泵量鉆井液通過鉆具中心孔直接沖洗
巖心管及取心井的井底，將巖屑攜帶上返；待巖心管及取心井的井底清潔后，投入堵塞球，
在鉆井液的攜帶下，堵塞球到達(dá)噴反機(jī)構(gòu)處，落入錐形彈簧中，導(dǎo)向彈簧在錐形彈簧導(dǎo)向下
自動(dòng)收攏，鋼球準(zhǔn)確堵住中心孔；當(dāng)鋼球?qū)⒅行目锥氯?，噴嘴噴出高速射流噴向噴腔，?br> 入噴腔的鉆井液通過側(cè)斜向孔道及外管與巖心管之間的環(huán)狀孔道流向鉆頭，在噴嘴與噴腔
之間形成局部負(fù)壓，使噴反機(jī)構(gòu)形成抽吸效果，鉆具即刻產(chǎn)生噴反效應(yīng)，利于巖心進(jìn)入巖心
管。這樣，在水平井施工的關(guān)鍵部位就能順利采取到有效的巖心，用于全面測(cè)試分析和判
斷，為深入研究工程因素對(duì)產(chǎn)層的傷害提供更全面的依據(jù)。 本發(fā)明的水平井取心鉆具堵塞球裝置具有如下的優(yōu)點(diǎn) 1、本發(fā)明水平井取心鉆具堵塞球裝置，采用錐形彈簧、堵塞球與改進(jìn)的噴反機(jī)構(gòu)組合的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，錐形彈簧可為堵塞球準(zhǔn)確導(dǎo)向，又可滿足有效堵塞鉆井液的過流通道后形成有效噴反效果的要求。 2、本發(fā)明的堵塞球可在鉆井液的攜帶下，順利通過錐形彈簧準(zhǔn)確堵塞鉆具中心孔，徹底解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的投入鋼球易誤入其他孔道而影響噴反鉆具正常使用的弊病。 3、使用本發(fā)明可有效清除取心鉆具內(nèi)部集聚巖屑和水平井段形成的巖屑床，從而減少鉆具埋卡風(fēng)險(xiǎn)并有效提高巖心回次采取率，為深入研究工程因素對(duì)產(chǎn)層的傷害機(jī)理提供更全面的依據(jù)。


圖1為本發(fā)明水平井取心鉆具堵塞球裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本發(fā)明堵塞球的結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本發(fā)明堵塞球的結(jié)構(gòu)左視圖。 圖4為本發(fā)明水平井取心鉆具堵塞球裝置安裝在取心鉆具中的結(jié)構(gòu)圖。 上述圖中1為球體、2為連接件、3為導(dǎo)向彈簧、4為錐形彈簧、5為噴腔內(nèi)套、6為
噴腔外套、7為噴腔底座、8為噴嘴、9為噴嘴底座、10為扶正器、11為外管、12為巖心管。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1 :制作本發(fā)明水平井取心鉆具堵塞球裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括有堵
4塞球、錐形彈簧和噴反機(jī)構(gòu)；其中，噴反機(jī)構(gòu)的噴腔采用內(nèi)外套結(jié)合的雙層結(jié)構(gòu)，在噴反機(jī)
構(gòu)噴腔底座的中部鉆一通孔形成鉆具中心過流孔道，所鉆通孔的直徑小于堵塞球的球體l
的直徑，錐形彈簧安裝在噴反機(jī)構(gòu)的噴腔內(nèi)套5與噴腔底座7之間，并通過噴腔外套6與噴
腔底座7間的連接螺紋固定，錐形彈簧錐頂?shù)膬?nèi)徑略大于堵塞球球體的外徑。 參見圖2、3，堵塞球由球體1、連接件2和導(dǎo)向彈簧3構(gòu)成，球體為鋼球，連接件連
接球體與導(dǎo)向彈簧，連接件同鋼球體焊接在一起，導(dǎo)向彈簧采用彈簧鋼絲制作焊接在連接
件的大徑端，導(dǎo)向彈簧在一定外力下可以收攏。 實(shí)施例2 :將實(shí)施例1制作的本發(fā)明水平井取心鉆具堵塞球裝置安裝在取心鉆具中，安裝的部位如圖4所示，鉆具下入水平井井底，即鉆具到達(dá)工作位后，可采用鉆井液通過鉆具中心孔直接沖洗水平井井底，將井內(nèi)堆積的巖屑攜帶上返，待井底清潔后，投入堵塞球，在鉆井液的攜帶下，堵塞球到達(dá)噴反機(jī)構(gòu)處，在錐形彈簧的導(dǎo)向下落入錐形彈簧中，導(dǎo)向彈簧自動(dòng)收攏，鋼球準(zhǔn)確堵住中心孔，噴反機(jī)構(gòu)恢復(fù)噴反功能并立即產(chǎn)生抽吸效果。使用本發(fā)明的裝置，能有效減少鉆具被鉆屑埋卡的風(fēng)險(xiǎn)并提高巖心回次采取率，從而為深入研究工程因素對(duì)產(chǎn)層的傷害提供直接研究對(duì)象。 本發(fā)明采用錐形彈簧、堵塞球與改進(jìn)的噴反機(jī)構(gòu)組合的設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用效果好，適合用于水平取心鉆具，在水平井作業(yè)，巖心采取回次采取率高。
權(quán)利要求
一種水平井取心鉆具堵塞球裝置，包括有噴反機(jī)構(gòu)，其特征在于還設(shè)置有堵塞球和錐形彈簧，噴反機(jī)構(gòu)的噴腔采用內(nèi)外套結(jié)合的雙層結(jié)構(gòu)，在噴反機(jī)構(gòu)的噴腔底座中部鉆一孔道，孔道的直徑小于堵塞球的球體直徑，錐形彈簧安裝在噴反機(jī)構(gòu)的噴腔內(nèi)套與噴腔底座之間，通過噴腔外套與噴腔底座間螺紋固定，錐形彈簧錐頂?shù)膬?nèi)徑大于堵塞球的球體外徑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平井取心鉆具堵塞球裝置，其特征在于堵塞球由球體、連 接件和導(dǎo)向彈簧構(gòu)成，連接件與球體通過焊接或螺紋連接，導(dǎo)向彈簧采用焊接或粘接方式 固定在連接件的大徑端上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平井取心鉆具堵塞球裝置，其特征在于堵塞球的導(dǎo)向彈簧為3 6根，導(dǎo)向彈簧尾端全張開所形成的傘狀外環(huán)直徑比鉆桿柱內(nèi)徑大10 30mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平井取心鉆具堵塞球裝置，其特征在于堵塞球的球體為 鋼球體，導(dǎo)向彈簧采用彈簧鋼絲制作。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平井取心鉆具堵塞球裝置，其特征在于噴反機(jī)構(gòu)的噴腔采用內(nèi)外套結(jié)合的雙層結(jié)構(gòu)，噴腔內(nèi)套經(jīng)過整體淬火處理。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平井取心鉆具堵塞球裝置，其特征在于在噴反機(jī)構(gòu)的噴腔底座中部鉆一孔道形成鉆具中心過流通道，通過中心過流通道流出的液體沖洗巖心管， 排出沉入巖心管內(nèi)無用的巖屑并清洗水平井段的巖屑床。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水平井取心鉆具堵塞球裝置，包括有堵塞球、錐形彈簧和改進(jìn)的噴反機(jī)構(gòu)，在噴反機(jī)構(gòu)的噴腔底座中部鉆一孔道，孔道的直徑小于堵塞球球體直徑，錐形彈簧安裝在噴反機(jī)構(gòu)的噴腔內(nèi)套與噴腔底座之間，通過噴腔外套與噴腔底座間螺紋連接固定，錐形彈簧為堵塞球?qū)?，同時(shí)又保證了鉆井液過流通道。堵塞球由球體、連接件和導(dǎo)向彈簧構(gòu)成，連接件與球體采用焊接或螺紋連接，導(dǎo)向彈簧用焊接或粘接方式固定在連接件上，導(dǎo)向彈簧采用彈簧鋼絲制作。本裝置用于水平取心鉆具，可有效解決水平井段沖洗巖屑床及取心鉆具巖心管內(nèi)無效巖屑堆積問題，并保持了鉆具的噴反性能，有利于提高巖心采取率。本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用效果好，適合用于水平取心鉆具。
文檔編號(hào)E21B25/16GK101769135SQ20101002892
公開日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2010年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月7日
發(fā)明者夏健, 張惠, 張曉西, 胡郁樂 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)