專利名稱：一種水平井取心工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種水平井取心工具技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及一種用于石油、天然氣水平井鉆井取心作業(yè)的取心工具。
技術(shù)背景[0002]石油、天然氣勘探或開發(fā)過程中，為了了解地層的結(jié)構(gòu)、物性等參數(shù)，用以作為制 定下一步開發(fā)方案的依據(jù)，往往需要進行鉆井取心。水平井在叢式井、海洋鉆井平臺、海油 陸探井中應(yīng)用廣泛，水平井鉆井取心的需求增加。由于水平井鉆井工況與直井有所不同，適 用水平井取心工具也與直井鉆井取心工具也有所不同。一種水平井取心工具就是根據(jù)水平 井鉆井工藝的特殊性而設(shè)計的。[0003]水平井鉆井取心的特點①水平井摩阻大、易卡鉆，取心施工應(yīng)盡量簡化操作。② 水平井取心工具處于水平(傾斜)狀態(tài)，內(nèi)筒的扶正有利于巖心進筒。③水平井鉆遇地層 埋藏淺，巖心松散、破碎易掉心。[0004]專利號91227994. X的產(chǎn)品是臺肩懸掛、銷釘鎖定內(nèi)筒；利用液壓推動彈掛軸下移 一定距離時銷釘在彈簧力的作用下縮進彈掛軸的槽內(nèi)，此時內(nèi)筒解鎖，外筒在重力的作用 下下移，內(nèi)筒、外筒差動后打開卡板巖心爪。其不足之一是卡板巖心爪打開的成功率不高， 而取心工藝技術(shù)提高不了銷釘解鎖的成功率。銷釘不能解鎖導致卡板巖心爪不能打開、起 鉆時鉆井液通道不流暢。二是卡板巖心爪易掉心。發(fā)明內(nèi)容[0005]針對水平井的特點及現(xiàn)有技術(shù)的不足，用內(nèi)筒球懸掛定位裝置、雙巖心爪組合裝 置、內(nèi)筒扶正裝置的合理結(jié)構(gòu)發(fā)明一種水平井取心工具，使工具部件動作靈活可靠、部件動 作顯示明顯，提高取心工藝的先進性、提高取心收獲率。本發(fā)明的目的在于提供一種適用于 各種工況、操作方便、性能穩(wěn)定的一種水平井取心工具。[0006]一種水平井取心工具所采用的設(shè)計方案本實用新型有下列主要部件上接頭； 差動裝置包括六方桿、六方套；球懸掛定位裝置由外筒定位承壓短節(jié)、內(nèi)筒定位短節(jié)、擋球 套、銷釘、Φ30定位鋼球、球套部件組成；懸掛軸承裝置包括軸承、懸掛軸、軸承托、分水 接頭；巖心爪裝置包括卡箍巖心爪與縮徑套組合、全封閉巖心爪；內(nèi)筒上、下扶正裝置；內(nèi) 筒；外筒；取心鉆頭。[0007]上接頭為管狀結(jié)構(gòu)，兩端部均有管螺紋分別與鉆具及六方桿連接；六方桿與六方 套配合；六方套下端依次與外筒定位承壓短節(jié)、外筒、外筒扶正器、鉆頭螺紋連接；六方桿 下端與內(nèi)筒定位短節(jié)上端以卡箍方式連接，下端與軸承托螺紋連接；懸掛軸下端與分水接 頭的上端螺紋連接，懸掛軸承安裝在懸掛軸臺肩與分水接頭上端面之間并安裝于內(nèi)筒定位 短節(jié)下端內(nèi)部，用內(nèi)筒定位短節(jié)內(nèi)部的臺肩和軸承托定位。分水接頭下端與內(nèi)筒、縮徑套依 次螺紋連接；內(nèi)筒上扶正器配合于分水接頭上；內(nèi)筒下扶正器與蛘殼全封閉巖心爪組合成 一體，安放于取心鉆頭本體與縮徑套的環(huán)形空間內(nèi)，上、下端面由外筒連接公扣端面、鉆頭 臺肩定位。[0008]連接卡箍是將圓筒沿軸線一分為二的兩半圓體，垂直于軸線有螺孔，用螺桿將兩 半圓體連接為一體；內(nèi)部有環(huán)形槽，與六方桿下端、內(nèi)筒定位短節(jié)上端外部的環(huán)形槽交錯配合。[0009]擋球套為圓筒狀，上端部是凹球面，側(cè)面的中部加工兩個相對的銷釘孔；內(nèi)筒定 位短節(jié)為圓筒體，內(nèi)部是上小下大的兩段連通的圓孔，外部中間部分加工環(huán)形槽，環(huán)形槽之 上沿徑向加工兩個相對的銷釘孔，上端有環(huán)形槽，上端加工環(huán)形槽后形成凸臺，下端有內(nèi)螺 紋；外筒定位承壓短節(jié)為圓筒狀，中間部分內(nèi)徑小，并沿徑向加工相對的兩通孔，兩端有螺 紋。[0010]連接在內(nèi)筒上端的分水接頭上安裝有內(nèi)筒上扶正軸承，連接在內(nèi)筒的縮徑套上用 滾柱扶正軸承扶正。內(nèi)筒上扶正軸承呈兩半圓形圓筒，外圓加工有凸臺，其中相對的兩凸臺 上加工有孔，經(jīng)過此孔用螺桿連接的方式將兩半圓體連接且滑動配合于分水接頭上。[0011]全封閉巖心爪的本體為圓筒體，上端內(nèi)部和下端外部都加工槽并開有孔連通，下 端內(nèi)徑為變徑結(jié)構(gòu)；全封閉巖心爪為蛘殼結(jié)構(gòu)，用銷軸連接在全封閉巖心爪本體上；隱藏 于全封閉巖心爪本體與縮徑套的環(huán)形空間內(nèi)。滾柱扶正軸承的扶正件為圓筒體，用螺桿安 裝于全封閉巖心爪本體上部。[0012]本實用新型的優(yōu)點是①差動裝置——六方桿、六方套結(jié)構(gòu)在下鉆、取心鉆進工況 時是閉合的，避免下鉆時泥餅填塞六方桿、六方套的伸縮間隙。②球懸掛定位內(nèi)筒雙重保 險，安全可靠。③液壓解鎖、液壓推動外筒實現(xiàn)內(nèi)外筒的差動以便全封閉巖心爪封堵巖心。 ④雙巖心爪一適用松軟、破碎、成形地層，⑤內(nèi)筒的扶正以提高巖心質(zhì)量、提高巖心收獲 率。⑥內(nèi)筒與六方桿采用卡箍連接，裝配快速且滿足懸掛鋼球的安裝。⑦鉆井液流道設(shè)計 更合理，避免起鉆噴鉆井液導致的風險。⑧割心操作簡單；內(nèi)筒的解鎖、內(nèi)外筒差動距離能 在地面以泵壓的升高、降低明顯顯示。[0013]
[0014]圖1一種水平井取心工具結(jié)構(gòu)示意圖[0015]1.上接頭2.六方桿3.六方套[0016]4.連接卡箍5.擋球套6.銷釘[0017]7.Φ 30定位鋼球8.球套9.外筒定位承fl[0018]10, 內(nèi)筒定位短節(jié)11..懸掛軸12..懸掛軸承[0019]13, 外筒14. 分水接頭15..軸承托[0020]16,.內(nèi)筒上扶正軸承17. 內(nèi)筒18..外筒扶正器[0021]19,.滾柱扶正軸承20..全封巖心爪本體21..蛘殼巖心爪[0022]22,.卡箍巖心爪23. 縮徑套24..取心鉆頭具體實施方式
[0023]根據(jù)圖1對本實用新型作進一步描述。取心工藝過程取心工具組裝-配鉆 具-下鉆-循環(huán)鉆井液-投球-取心鉆進-投球-循環(huán)-割心-起鉆。[0024]本實用新型按圖1進行裝配。配鉆具、下鉆、循環(huán)鉆井液、投球、取心鉆進、起鉆與 直井的工藝相同。[0025]具體描述割心過程取心鉆進結(jié)束，投Φ50鋼球后，開泵送球到位，泵壓上升達到設(shè)定值后液體壓力剪斷銷釘6，液體壓力推動擋球套5下移，同時鉆井液經(jīng)外筒定位承壓短 節(jié)9上的鉆井液旁通孔將液體壓力施加于外筒定位承壓短節(jié)9的承壓面上，此力推動外筒 定位承壓短節(jié)9、六方套3及外筒13，迫使Φ30定位鋼球7脫離原位進入內(nèi)筒定位短節(jié)10 內(nèi)部，內(nèi)、外筒的懸掛定位作用解出。此時泵壓微降(鉆井液通道限流)，其流動壓降作用于 外筒定位承壓短節(jié)9的承壓面上，液體壓力推動外筒13移動，實現(xiàn)內(nèi)筒17外筒13的差動， 差動距離達到六方桿2、六方套3設(shè)計伸縮距離時，全封閉巖心爪的蛘殼巖心爪21能向內(nèi)筒 中心靠攏，鉆井液通道恢復到正常狀態(tài)，泵壓降低；下放鉆具時，機械作用助力蛘殼合攏。 割心完成后，起鉆，出心。
權(quán)利要求1.一種水平井取心工具主要包括下列部件上接頭(1)，六方桿0)，六方套(3)，連接 卡箍(4)，擋球套(5)，銷釘(6)，Φ 30定位鋼球(7)，球套(8)，外筒定位承壓短節(jié)(9)，內(nèi)筒 定位短節(jié)(10)，懸掛軸(11)，懸掛軸承(12)，外筒(13)，分水接頭(14)，軸承托(15)，內(nèi)筒 上扶正軸承(16)，內(nèi)筒(17)，外筒扶正器(18)，滾柱扶正軸承(19)，全封巖心爪本體(20)， 蛘殼巖心爪(21)，卡箍巖心爪(22)，縮徑套(23)，取心鉆頭(M)，其特征是上接頭(1)為 管狀結(jié)構(gòu)，兩端部均有螺紋分別與鉆具及六方桿( 連接；六方桿( 與六方套C3)配合； 六方套C3)下端依次與外筒定位承壓短節(jié)(10)、外筒(13)、外筒扶正器(18)、取心鉆頭 (24)螺紋連接；六方桿( 下端與內(nèi)筒定位短節(jié)(10)上端用連接卡箍(4)連接，下端與軸 承托(1 螺紋連接；懸掛軸(11)下端與分水接頭(14)的上端螺紋連接，懸掛軸承(12)在 懸掛軸(11)臺肩與分水接頭(14)之間并安裝于內(nèi)筒定位短節(jié)(10)下端內(nèi)部，用內(nèi)筒定位 短節(jié)(10)內(nèi)部的臺肩和軸承托(1 定位；分水接頭(14)下端與內(nèi)筒(13)、縮徑套03)依 次螺紋連接；內(nèi)筒上扶正軸承(16)配合于分水接頭(14)上；滾柱扶正軸承(19)與蛘殼巖 心爪組合成一體，安放于取心鉆頭04)本體與縮徑套03)的環(huán)形空間內(nèi)，上、下端面 由外筒(13)連接公扣端面和取心鉆頭04)的臺肩定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平井取心工具，其特征是連接卡箍(4)是將圓筒沿 軸線一分為二的兩半圓體，垂直于軸線有螺孔，用螺桿將兩半圓體連接為一體；內(nèi)部有環(huán)形 槽，與六方桿( 下端、內(nèi)筒定位短節(jié)(10)上端外部加工的環(huán)形槽所形成的凸臺交錯配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平井取心工具，其特征是擋球套(5)為圓筒狀，上端 部是凹球面，側(cè)面的中部加工兩個相對的銷釘孔；內(nèi)筒定位短節(jié)(10)為圓筒體，內(nèi)部是上 小下大的兩段連通的圓孔，外部中間部分加工環(huán)形槽，環(huán)形槽之上沿徑向加工兩個相對的 銷釘孔，上端有環(huán)形槽，下端有內(nèi)螺紋；外筒定位承壓短節(jié)(9)為圓筒狀，中間部分內(nèi)徑小 且徑向有內(nèi)螺紋通孔，兩端有螺紋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平井取心工具，其特征是連接在內(nèi)筒(17)上端的分 水接頭(14)上安裝有內(nèi)筒上扶正軸承(16)，連接在內(nèi)筒(17)的縮徑套03)用滾柱扶正 軸承(19)扶正；內(nèi)筒上扶正軸承(16)分成兩半圓形圓筒，外圓加工有凸臺，其中相對的兩 凸臺上加工有孔，經(jīng)過此孔用螺桿連接的方式將兩半圓體連接且滑動配合于分水接頭(14) 上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平井取心工具，其特征是全封閉巖心爪的本體OO) 為圓筒體，上端內(nèi)部和下端外部都加工槽并用圓孔連通，內(nèi)部加工成上、下端內(nèi)徑大中內(nèi)徑 小的圓孔；全封閉巖心爪為蛘殼結(jié)構(gòu)，用銷軸連接在全封閉巖心爪本體OO)上；隱藏 于全封閉巖心爪本體OO)縮徑套03)之間的環(huán)形空間內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水平井取心工具，其特征是內(nèi)筒下扶正裝置的扶正件 為圓筒體，用螺桿安裝于全封閉巖心爪本體OO)上部。
專利摘要一種水平井取心工具主要有上接頭，差動裝置，內(nèi)筒球懸掛定位裝置，內(nèi)筒懸掛軸承裝置，分水接頭，內(nèi)、外筒扶正器，巖心爪裝置，外筒，內(nèi)筒，取心鉆頭。上接頭兩端部均有管螺紋分別與鉆具及六方桿連接；六方桿與六方套配合；六方套下端依次與外筒定位承壓短節(jié)、外筒、外筒扶正器、鉆頭螺紋連接；六方桿下端與內(nèi)筒定位短節(jié)上端以卡箍方式連接，下端與軸承托螺紋連接；懸掛軸承安裝在懸掛軸臺肩與分水接頭端面之間并安裝于內(nèi)筒定位短節(jié)下端內(nèi)部，并用臺肩和軸承托定位。分水接頭下端與內(nèi)筒、縮徑套依次螺紋連接；內(nèi)筒上扶正軸承配合于分水接頭上；滾柱扶正軸承與蚌殼巖心爪組合成一體，安放于取心鉆頭本體與縮徑套的環(huán)形空間內(nèi)，上、下端面由外筒連接公扣端面、鉆頭臺肩定位。
文檔編號E21B25/00GK201818263SQ201020566928
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者周洪國, 孫浩玉 申請人:中國石化集團勝利石油管理局鉆井工藝研究院, 中國石油化工集團公司