专利名称：破碎岩取心工具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种取心工具，特别是涉及一种用于松散、易碎地层地质勘探和钻井取岩心的破碎岩取心工具。
技术背景地质勘探和钻井工程中取岩心所用的取心工具通常包括常规取心工具和特殊取心工具，在松散、易碎地层进行取心作业时大都采用特殊取心工具，如橡胶筒取心工具、反循环取心工具、密闭取心工具、保压取心工具等。目前，在松散易碎岩地层使用的取心工具存在以下不足1. 1995年11月29日公开的中国实用新型专利《松散地层取心工具》，在取心钻头内腔有一环状“U”型槽，取心钻进时钻井液不冲蚀岩心，6瓣的岩心爪在割心后处于全密封状态(如图1所示)，但该岩心爪弹性差，易断裂。另外，目前的取心工具的割心机构中的拉簧多为卡簧式或“一把抓”式，由于弹性差，极易造成岩心堵塞。
2. 2000年10月25日公开的适合高含水、高渗透率、特疏松砂岩地层的《一种保形密闭取心工具》，通过使用低摩擦系数的复合材料保型衬筒及密闭液实现既保型又密闭的取心目的，但密闭液易对岩心侵蚀，污染岩心，影响对岩心的观测分析。
3.现有取心工具的差动伸缩机构中的导向和传递扭矩大多采用花键或内六方结构，该结构在传递扭矩时接触面积小，传递扭矩小，易出现“滚键”现象；另外，由于外筒壁薄，相互之间的连接多采用普通直螺纹连接，强度低，易损坏。
4.现有取心工具的稳定器尺寸均为不可调的，在取心作业时平稳性差，起下钻作业中易发生卡钻事故。
实用新型内容本实用新型的目的是为了克服现有取心工具存在的上述不足，提供的破碎岩取心工具，割心结构合理，密封性能好，不需使用密闭液；整体式的岩心爪，弹性好、强度高；差动伸缩机构设计合理，可传递较大扭矩；配有变径稳定器。
为了达到上述目的，本实用新型的破碎岩取心工具包括上接头、稳定器、悬挂分流机构、差动伸缩机构、外筒、内岩心筒、半合管、导心机构、割心机构、钻头。割心机构中的拉簧两端沿轴向各有数量相等的槽，且相互交错；卡簧是整体式的，收缩时呈瓜皮帽形；卡簧为一整体矩形弹簧片，从上至下有开口槽，卡簧的未开槽端固定在卡簧卡套上；悬挂分流机构的悬挂接头外圆上的凸台卡在上接头和稳定器本体连接后形成的凹槽中；差动伸缩机构采用定位滑键，伸缩节筒与外筒之间采用石油专用螺纹连接；本实用新型的破碎岩取心工具采用变径稳定器。
本实用新型的破碎岩取心工具，不需要使用密闭液就可以完成碳酸岩盐等机械强度低、脆性大的易碎岩的取心作业，避免了取心作业中对岩心的污染；操作方便，成心柱效果好，岩心直径、取心收获率得以保证；整体强度增加，有效地提高工作效率；变径稳定器的应用，有效地减少了卡钻事故的发生。
图1是公知松散地层取心工具卡板式全封闭岩心爪结构示意图。
图2是本实用新型破碎岩取心工具结构示意图。
图3是本实用新型破碎岩取心工具割心机构结构示意图。
图4是本实用新型破碎岩取心工具割心机构闭合状态示意图。
图5是沿图4中A-A线的剖视图。
图6是本实用新型破碎岩取心工具加压时差动伸缩机构和稳定器状态示意图。
图7是本实用新型破碎岩取心工具卸压时差动伸缩机构和稳定器状态示意图。
图中1.上接头，2.稳定器，3.悬挂分流机构，4.差动伸缩机构，5.外筒，6.内岩心筒，7.半合管，8.导心机构，9.割心机构，10.钻头，21.悬挂接头，22.稳定器本体，23.稳定器凸棱，31.拉簧，32.槽，33.槽，34.导心筒，35.卡簧，41.开口槽，42.卡簧卡套，43.簧片，61.定位滑键，62.伸缩节内筒，63.伸缩节筒，64.石油专用螺纹，65.伸缩柱，66.弹簧，67.伸缩定位节。
具体实施方式
如图2所示，本实用新型破碎岩取心工具，包括上接头1、稳定器2、悬挂分流机构3、差动伸缩机构4、外筒5、内岩心筒6、半合管7、导心机构8、割心机构9、钻头10。参照图3，割心机构9中的拉簧31两端沿轴向各有数量相等的槽32和槽33，且相互交错，使拉簧31具有良好的弹性和强度，当岩心进入时，很容易撑开拉簧31，顺利进入岩心筒，不易发生堵心事故；割心时，上提钻具，拉簧31就会紧紧抱住岩心，并拔断岩心。拉簧31上槽32和槽33的长度为拉簧31长度的2/3至4/5；拉簧31上槽32和槽33的数量为24至48个。参照图4和图5，卡簧35是整体式的，由弹簧片加工而成。卡簧35为一整体矩形弹簧片，从上至下开有开口槽41，开口槽41的长度为卡簧35高度的2/3至4/5，卡簧35的未开槽端固定在卡簧卡套42上，其固定方式可采用铆接、插入等方法，采用插入方式更便于卡簧35的更换。在岩心进入时，卡簧35位于导心筒34的外部，不与岩心接触，便于岩心进入岩心筒，不会损伤岩心；割心时，上提取心工具，卡簧35迅速收缩到位，呈瓜皮帽形(如图4所示)，由于卡簧35上有20至40个的开口槽41(依取心工具直径大小而确定具体数量)，使卡簧35具有良好的弹性，簧片43之间的间距较小(如图5所示)，可有效地堵住破碎岩的岩心滑漏出内岩心筒6，保证岩心收获率。
参照图2，悬挂分流机构3与内岩心筒6、割心机构9依次连接，半合管7安装在内岩心筒6内。悬挂分流机构3的悬挂接头21外圆上的凸台卡在上接头1和稳定器本体22连接后形成的凹槽中。出心作业时，整个取心工具依靠稳定器2上的凸棱23卡座在井口上，卸下上接头1后，就可通过提出悬挂接头21直接提出悬挂分流机构3及其下部的内岩心筒6、半合管8和割心机构9等，取出半合管7中的岩心，而不需要将整个取心工具全部提出井口再进行出心作业，使出心作业操作简单，周期短；出心作业完成后，将取心工具重新下入井中，就可继续进行取心作业。
参照图6和图7，差动伸缩机构4采用定位滑键61，当钻具下放到井底后，进行钻进取心作业时，通过钻头10传递给差动伸缩机构4一个向上的力进行加压，差动伸缩机构4处于图6所示状态，上提钻具时依靠下部钻具的自重卸压使差动伸缩机构4处于图7所示状态，来实现差动伸缩机构4的伸缩运动。采用定位滑键25，与目前多采用的花键结构和内六方结构相比较，受力面积大，传递扭矩大，技术要求低，加工工艺简单，增加了伸缩节筒63和伸缩节内筒62的壁厚，特别是差动伸缩机构4的伸缩节筒62与外筒5之间采用石油专用螺纹64连接，该螺纹强度高，可传递大扭矩，并使伸缩运动更加自如。定位滑键25为2个、4个或6个。
稳定器2为可变径稳定器，在稳定器本体22的凸棱23上径向装配有伸缩柱65和弹簧66，与差动伸缩机构4伸缩相连的伸缩定位节67随差动伸缩机构4的伸缩运动而上下移动，伸缩定位节67外表面上的凸台和凹槽及弹簧66控制伸缩柱65的伸出与缩回。当取心钻进(即施加钻压)时，差动伸缩机构4处于图6所示位置，伸缩柱41处于伸出状态；非取心(即卸压)状态时，差动伸缩机构4处于图7所示位置，弹簧66复位，伸缩柱65处于缩回状态。因此，在取心钻进时，稳定器2保证了取心作业的平稳，岩心完整，岩心不易错位，取出的岩心与实际地层吻合；在起下钻作业时，伸缩柱65缩回，提高起下钻作业的平稳性，防止卡钻事故的发生。
权利要求1.一种破碎岩取心工具，包括上接头、稳定器、悬挂分流机构、差动伸缩机构、外筒、内岩心筒、半合管、导心机构、割心机构、钻头，其特征在于所述的割心机构(9)中的拉簧(31)两端沿轴向各有数量相等的槽(32、33)，且相互交错；卡簧(35)是整体式的，收缩时呈瓜皮帽形。
2.根据权利要求1所述的破碎岩取心工具，其特征在于所述的拉簧(31)上的槽(32、33)的长度为拉簧(31)长度的2/3至4/5；所述的拉簧(31)上的槽(32、33)的数量为24至48个。
3.根据权利要求1所述的破碎岩取心工具，其特征在于所述的卡簧(35)为一整体矩形弹簧片，从上至下有开口槽(41)，开口槽(41)的长度为卡簧(35)高度的2/3至4/5，卡簧(35)的未开槽端固定在卡簧卡套(42)上。
4.根据权利要求1至3任一所述的破碎岩取心工具，其特征在于所述的卡簧(35)上的开口槽(41)为20至40个。
5.根据权利要求4所述的破碎岩取心工具，其特征在于所述的悬挂分流机构(3)的悬挂接头(21)外圆上的凸台卡在上接头(1)和稳定器本体(22)连接后形成的凹槽中。
6.根据权利要求5所述的破碎岩取心工具，其特征在于所述的悬挂分流机构(3)与内岩心筒(6)、割心机构(9)、导心机构(8)依次连接，半合管(7)安装在内岩心筒(6)内。
7.根据权利要求6所述的破碎岩取心工具，其特征在于所述的差动伸缩机构(4)采用定位滑键(61)，伸缩节筒(62)与外筒(5)之间采用石油专用螺纹(64)连接。
8.根据权利要求7所述的破碎岩取心工具，其特征在于所述的定位滑键(61)为2个、4个或6个。
9.根据权利要求8所述的破碎岩取心工具，其特征在于所述的稳定器(2)为变径稳定器。
专利摘要一种取心工具，特别是涉及一种用于松散、易碎地层地质勘探和钻井取岩心的破碎岩取心工具。为了解决现有技术中存在的岩心爪弹性差，易断裂，易造成岩心堵塞，密闭取心工具使用密闭液易对岩心侵蚀，污染岩心等问题，本实用新型包括上接头、稳定器、悬挂分流机构、差动伸缩机构、外筒、内岩心筒、半合管、导心机构、割心机构、钻头，割心机构(9)中的拉簧(31)两端沿轴向各有数量相等的槽(32、33)，且相互交错；卡簧(35)是整体式的，收缩时呈瓜皮帽形，使取心工具的割心机构弹性好、强度高，避免取心作业中对岩心造成污染，操作方便，取心收获率得以保证，整体强度增加，减少卡钻事故的发生。
文档编号E21B25/00GK2553098SQ02235870
公开日2003年5月28日 申请日期2002年5月17日 优先权日2002年5月17日
发明者马金山, 常青忠, 吴建文, 李景胜, 王文林 申请人:大港油田集团有限责任公司, 大港油田集团钻井工程公司