一種定向造斜取心鉆具的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及礦產(chǎn)勘探領域，特別是一種能夠定向取心的勘探鉆機。
【背景技術】
[0002]目前常規(guī)的地質(zhì)勘探鉆機取心主要采用回轉(zhuǎn)直井取心法，由于沒有專門的定向鉆進造斜段取心鉆具，對于需要水平取心或造斜段取心只能在坑道或隧道內(nèi)進行，同時，如需要采用井底動力鉆具實施定向施工，無法鉆取造斜井段巖心，即定向鉆進造斜段時不能取心。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種定向造斜取心鉆具，所述鉆具能夠在各種垂直段、造斜段及水平段連續(xù)取心。
[0004]本實用新型的技術問題是以下述技術方案實現(xiàn)的:
[0005]一種定向造斜取心鉆具，它包括外管總成、內(nèi)管總成和取心鉆頭，所述內(nèi)管總成包括從上至下依次連接的打撈裝置、彈卡機構(gòu)和取心內(nèi)管；所述外管總成包括分動裝置、傳扭裝置、卡固伸縮裝置和彎殼體，所述分動裝置連接傳扭裝置與卡固伸縮裝置，所述彎殼體設置于卡固伸縮裝置的下部，取心鉆頭位于彎殼體底部。
[0006]上述定向造斜取心鉆具，所述卡固伸縮裝置包括卡固伸縮塊、膨脹橡膠和卡固管，所述膨脹橡膠為直筒狀橡膠筒，卡固伸縮塊位于膨脹橡膠的外側(cè)，對應于卡固伸縮塊的卡固管管壁上開有通孔。
[0007]上述定向造斜取心鉆具，所述內(nèi)管總成還包括定向測量裝置，所述定向測量裝置包括測量儀器、引鞋、定向鍵和定向接頭，所述定向鍵位于定向接頭上，引鞋上方固定測量儀器。
[0008]本實用新型根據(jù)地質(zhì)和地面條件，在不采用井底動力鉆具的情況下，利用常規(guī)繩索取芯鉆機進行回轉(zhuǎn)鉆進，就能實現(xiàn)直井段連續(xù)繩索取心，同時又能實現(xiàn)定向造斜鉆進和水平定向鉆進，并進行定向造斜井段及水平井段連續(xù)取心，解決了造斜段及水平段定向鉆孔時不能連續(xù)取心的技術難題。
[0009]鉆具的分動裝置能夠?qū)崿F(xiàn)定向測量與回轉(zhuǎn)鉆進功能，卡固伸縮塊作為專門的卡固機構(gòu)，在定向完畢后提供固定定向方向的卡固力。鉆具外管加有彎殼體，彎殼體抵住井壁產(chǎn)生側(cè)向力。在三者共同作用下，整套鉆具在孔內(nèi)定向后能夠連續(xù)造斜鉆進，造斜鉆進過程中取心內(nèi)管容納巖心，待巖心裝滿后，不需提取外管，只需繩索打撈上提內(nèi)管總成即可取心。內(nèi)管總成內(nèi)部安裝定向測量裝置，可測量鉆進的頂角、方位及工具面角，能夠準確定位鉆進方向。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2是本實用新型分動裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3本實用新型定向測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中各標號清單為:1、打撈裝置，2、彈卡機構(gòu)，3、定向測量裝置，32、測量儀器，33、引鞋，34、定向鍵，35、定向接頭，4、取心內(nèi)管，5、傳扭裝置，51、傳扭接頭、52、傳扭管6、卡固伸縮裝置，61、卡固管，62、卡固伸縮塊，63、膨脹橡膠，7、分動裝置，71、分動接頭，72、壓縮彈簧，73、分動活塞，8、彎殼體，9、取心鉆頭。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
[0015]如圖1所示，一種定向造斜取心鉆具，鉆具包括外管總成、內(nèi)管總成和取心鉆頭9。外管總成包括傳扭裝置5、卡固伸縮裝置6、分動裝置7和彎殼體8，外管總成全部由螺紋連接。所述分動裝置7連接扭轉(zhuǎn)裝置5與卡固伸縮裝置6，卡固伸縮裝置6的下部設置彎殼體8，所述取心鉆頭9位于彎殼體8的底部。內(nèi)管總成包括打撈裝置1、彈卡機構(gòu)2、定向測量裝置3和取心內(nèi)管4。內(nèi)管總成各部件從上至下依次由螺紋連接成一體。內(nèi)管總成進入外管總成并懸掛后，彈卡機構(gòu)2張開可防止內(nèi)管總成上竄。
[0016]如圖2所示，所述扭轉(zhuǎn)裝置5包括扭轉(zhuǎn)接頭51和扭轉(zhuǎn)管52，扭轉(zhuǎn)接頭51連接定向測量裝置3和分動裝置7，位于取心內(nèi)管4外側(cè)的扭轉(zhuǎn)管52延伸到扭轉(zhuǎn)接頭51下部。所述分動裝置7包括分動接頭71、壓縮彈簧72和分動活塞73，分動活塞73為環(huán)狀，一側(cè)凸起，分動接頭71相對應的位置上為凹槽。分動裝置7在非鉆進時處于常閉狀態(tài)，即分動活塞73在壓縮彈簧72的作用下處于嚙合狀態(tài)。其開啟的泵壓壓力為Ptl、復位壓力為P1，并且P。>P1，分動裝置在泥漿壓差的作用下泵壓壓力到達Ptl時，泵壓施壓給壓縮彈簧72，壓縮彈簧72收縮，分動活塞73上行，使卡固管61和分動接頭71分離，將卡固管61與上部鉆具脫開，由中間的傳扭管52將上部鉆具的鉆壓和扭矩向下傳遞給取心鉆頭9進行鉆進，卡固伸縮裝置6卡固在井壁保持不動，鉆具進入鉆進狀態(tài)。當進行定向時，降低泵壓至P1，壓縮彈簧72復位，分動活塞73下行，傳扭裝置5和卡固伸縮裝置6嚙合，鉆具為非鉆進狀態(tài)。
[0017]卡固伸縮裝置包括卡固管61、卡固伸縮塊62和膨脹橡膠63，膨脹橡膠63為直筒狀橡膠筒，兩端由配件固定在管壁上，卡固伸縮塊62位于膨脹橡膠63的外側(cè)，卡固管61在卡固伸縮塊62的位置開有天窗，沒有開泵鉆進時，卡固伸縮塊62位于卡固管61內(nèi)側(cè)。定向測量裝置3和分動裝置7都在卡固伸縮裝置6之上?？ü躺炜s裝置6處于?？s狀態(tài)，設卡固伸縮裝置6的啟動泵壓壓力為P1，其鉆進時泵壓壓力為P。，且PQ> P i。下鉆時停泵下入到井底進行定向時，將泵壓調(diào)至P1，此壓力下膨脹橡膠63膨脹，將長條狀的卡固伸縮塊62頂出，伸出部分抵住井壁上，使卡固伸縮裝置6不會跟隨上部鉆具一起旋轉(zhuǎn)，保證鉆進方向。定向完畢后將泵壓調(diào)至Po，進行定向造斜鉆進。完成取心任務后，釋壓，停泵，膨脹橡膠63縮回，卡固伸縮塊62回收至卡固管61內(nèi)，即可輕松上提鉆具至地表。
[0018]如圖3所示，鉆具上部內(nèi)管總成中的定向測量裝置3內(nèi)容納測量儀器32，可在鉆進前進行鉆孔定向及孔底姿態(tài)測量工作。定向測量裝置3還包括引鞋33、定向鍵34和定向接頭35，定向測量裝置3安置于繩索打撈裝置I下部，隨同內(nèi)管總成一同下入井底。定向測量裝置3通過定向鍵34固定在管壁上，引鞋33坐于定向鍵34上，引鞋33上方固定測量儀器32，定向鍵34與測量儀器32保持固定的相對位置，此時測量儀器的數(shù)值能正確顯示位于孔底的儀器的真實狀態(tài)，進而通過測量儀器進行正確定向。通過外部的定向接頭35與下半部的卡固伸縮裝置的伸縮位置保持相對固定。定向測量裝置3與傳扭裝置5通過螺紋連接，兩者同時旋轉(zhuǎn)并同時停止旋轉(zhuǎn)。
[0019]以下對本實用新型的工作過程做進一步說明:
[0020]固體礦產(chǎn)勘探作業(yè)時，本實用新型與常規(guī)地質(zhì)勘探鉆機和繩索取心鉆桿配套，進行定向造斜鉆進工作，同時完成繩索取心作業(yè)。開始定向鉆進取心時，首先外管總成的卡固伸縮裝置6及分動裝置7嚙合同步下入井底，此時卡固伸縮塊62處于收縮狀態(tài)。在分動裝置7的壓縮彈簧72的作用下卡固管61和分動接頭71緊密嚙合，保證二者在下井過程中同步轉(zhuǎn)動以滿足定向要求。鉆具下到井底時下入取心鉆具的內(nèi)管總成。開泵至一定壓力P1,卡固伸縮塊62伸出卡固在孔壁上，測量儀器32進行測斜，即利用測斜儀器測量數(shù)據(jù)，提出儀器到地表，通過地表設備讀取數(shù)據(jù)。測斜完畢后，繼續(xù)增加泵壓至Ptl (P0 > P1),在壓力的作用下壓縮彈簧72收縮，分動活塞73上行，使卡固管61與分動接頭71脫離，此時開動鉆機，使主動鉆桿旋轉(zhuǎn)同時加壓進行造斜取心鉆進，取心鉆頭9在軸向壓力及側(cè)向造斜力的共同作用下鉆進造斜，卡固管61及卡固伸縮塊62隨取心鉆頭9及傳扭管52 —同定向滑行。鉆進結(jié)束后再由定向測量裝置3測量鉆進方位角、頂角及工具面角，并可通過旋轉(zhuǎn)方式調(diào)節(jié)彎殼體8，改變鉆進參數(shù)。
[0021]當取心內(nèi)管4充滿巖心后，用繩索打撈出內(nèi)管總成，取出巖心。繼續(xù)鉆取巖心需再次投入內(nèi)管總成。作業(yè)完畢停泵，泵壓減小至P1，卡固伸縮塊62縮回，同時壓縮彈簧72伸長，分動活塞73下行進入分動接頭71，使卡固管61和分動接頭71嚙合，可將取心鉆具順利提至地表。
【主權項】
1.一種定向造斜取心鉆具，其特征在于，它包括外管總成、內(nèi)管總成和取心鉆頭(9)，所述內(nèi)管總成包括從上至下依次連接的打撈裝置(I)、彈卡機構(gòu)(2)和取心內(nèi)管(4);所述外管總成包括分動裝置(7)、傳扭裝置(5)、卡固伸縮裝置(6)和彎殼體(8)，所述分動裝置(7)連接扭轉(zhuǎn)裝置(5)與卡固伸縮裝置(6)，所述彎殼體(8)設置于卡固伸縮裝置(6)的下部，取心鉆頭(9)位于彎殼體(8)底部。
2.根據(jù)權利要求1所述的定向造斜取心鉆具，其特征在于，所述卡固伸縮裝置包括卡固管(61)、卡固伸縮塊(62)和膨脹橡膠(63)，所述膨脹橡膠(63)為直筒狀橡膠筒，卡固伸縮塊(62)位于膨脹橡膠(63)的外側(cè)，對應于卡固伸縮塊(62)的卡固管(61)管壁上開有通孔。
3.根據(jù)權利要求2所述的定向造斜取心鉆具，其特征在于，所述內(nèi)管總成還包括定向測量裝置(3)，所述定向測量裝置(3)包括測量儀器(32)、引鞋(33)、定向鍵(34)和定向接頭(35)，所述定向鍵(34)位于定向接頭(35)上，引鞋(33)上方固定測量儀器(32)。
【專利摘要】一種定向造斜取心鉆具，它包括外管總成、內(nèi)管總成和取心鉆頭，所述內(nèi)管總成包括從上至下依次連接的打撈裝置、彈卡機構(gòu)和取心內(nèi)管；所述外管總成包括分動裝置、傳扭裝置、卡固伸縮裝置和彎殼體，所述分動裝置連接傳扭裝置與卡固伸縮裝置，所述彎殼體位于卡固伸縮裝置的下部，取心鉆頭位于彎殼體底部。上述鉆具能夠在各種垂直段、造斜段及水平段連續(xù)取心。
【IPC分類】E21B25-16, E21B7-06
【公開號】CN204511346
【申請?zhí)枴緾N201520057679
【發(fā)明人】劉志強, 陳曉林, 林修闊, 胡漢月
【申請人】中國地質(zhì)科學院勘探技術研究所, 地質(zhì)礦產(chǎn)廊坊聚力巖土工程科技開發(fā)公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年1月28日