一种绳索打捞式水合物识别钻具的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种打捞式取心钻具，属于勘探钻具设备技术领域。
【背景技术】
[0002]随着社会经济发展，能源消耗量的增大，石油、煤炭和天然气的储量急剧减少，因此需要寻找各种可替代能源。天然气水合物作为一种清洁高效的可替代能源，储量非常巨大。目前对天然气水合物的勘探方式主要有两种:第一种是先根据资料确定水合物的赋存层位，然后再进行钻探，并在特定层位取样。采用这种方式由于水合物在地层中分布不集中，资料上确定的层位不一定准确，因此有可能在指定的层位取不到想要的岩心样品。第二种是根据资料确定孔位，进行全孔钻探取样，同时验证物化资料的准确性。这种勘探方式工程成本较高，消耗的时间较长。
[0003]石油钻井中采用的随钻测井或录井装置在天然气水合物勘探中由于成本、钻井口径和施工工艺等方面的限制，不能得到广泛的推广应用。在对水合物勘探孔测井资料的分析发现，与未含水合物地层对比，水合物地层的电阻率有明显变化。如果能够集合现有水合物勘探工艺和随钻测量的一些优点，开发一款水合物测量钻具，这将对水合物的勘探工作非常有意义。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种绳索打捞式水合物识别钻具，快速发现水合物可疑地层，节省水合物勘探井的钻井时间，降低工程成本。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0006]—种绳索打捞式水合物识别钻具，它包括外管总成和内管总成，所述外管总成包括外管、弹卡室、扶正环、扩孔器和外钻头，内管总成由上至下依次包括捞矛头、弹卡钳、进水接头、出水接头、座环、悬挂环和传扭管，所述进水接头和出水接头的内部空腔中设置包含心轴和轴承的单动机构，所述内管总成还包括设置在单动机构的底端改变泥浆压力和钻速的执行机构和实时检测水合物地层电阻率并控制执行机构运动的检测控制机构，所述执行机构穿装在扶正环中，扶正环设置在扩孔器与外管相连接部位的内腔中，所述检测控制机构穿装在外钻头内，检测控制机构的顶端与执行机构的底部相连。
[0007]上述绳索打捞式水合物识别钻具，所述检测控制机构包括丝杠、控制器、电源和超前钻头，所述超前钻头设置在检测控制机构的底端，超前钻头的顶端固定连接用于测量水合物地层电阻率的电阻率测量短节，电阻率测量短节的顶部通过固定相连的连接接头和传扭接头穿装在外钻头中，所述传扭接头的顶部与传扭管相连，外钻头与传扭管相配装，所述丝杠、控制器和电源均设置在传扭管位于执行机构与传扭接头之间的空腔中，丝杠的顶端与执行机构的底部相连，丝杠的底端连接与控制器相连的电机，所述控制器、电机和电阻率测量短节均与电源相连，在传扭管的空腔中还塞置有防水减震材料。
[0008]上述绳索打捞式水合物识别钻具，所述电阻率测量短节的测量短节外侧设置电阻率测量盖板。
[0009]上述绳索打捞式水合物识别钻具，所述执行机构包括泥浆堵塞管、上弹卡轴、上弹卡、中弹卡轴、滑动套、下弹卡轴和齿条，所述泥浆堵塞管和滑动套设置在外管总成内，泥浆堵塞管位于扶正环的上方，泥浆堵塞管的外径与扶正环的内径相配，泥浆堵塞管贯穿开设中段大孔径两端小孔径的阶梯孔，所述上弹卡轴穿装在泥浆堵塞管中，上弹卡轴的顶端通过连接结构与单动机构的底部相连，上弹卡轴的底端设置两块相对中心对称布置并能径向移动的上弹卡，所述上弹卡位于泥浆堵塞管的阶梯孔中段大孔径处，两个上弹卡的底面下方分别配装一与之啮合的上齿轮。
[0010]所述中弹卡轴穿装在泥浆堵塞管内位于上齿轮的下方，中弹卡轴的下部套装滑动套，所述滑动套位于扶正环的下方，滑动套的下部与传扭管相连，所述下弹卡轴与中弹卡轴同轴设置相接，下弹卡轴的上部穿装在滑动套内；下弹卡轴的下部穿装在传扭管中，下弹卡轴的下部横向贯穿开设通孔，通孔内设置两块相对中心对称布置并能径向移动的下弹卡，所述传扭管的内壁设置与下弹卡相抵接的凸台，两个下弹卡的底面下方分别配装一与之啮合的下齿轮。
[0011]所述齿条包括竖直同轴布置上下相互啮合的上齿条和下齿条，上齿条穿装在中弹卡轴的中心孔中，上齿条的上部两端分别与两个上齿轮相啮合;下齿条穿装在下弹卡轴的中心孔中，下齿条的下部两端分别与两个下齿轮相啮合，下齿条的底端与丝杠的顶端固定相连。
[0012]上述绳索打捞式水合物识别钻具，所述滑动套靠近扶正环的上部设置为锥形面。
[0013]本实用新型的有益效果是:
[0014]本实用新型通过检测控制机构随钻实时检测地层的电阻率变化情况，通过执行机构控制运动改变泥浆压力和钻速，并将泥浆压力和钻速反映到地表或钻井平台上，使工作人员获得有水合物可疑地层的消息，明确水合物的赋存层位。和绳索取心钻具在同一套钻杆内配合使用，发现水合物可疑地层后快速更换绳索取心钻具，节省了钻井成本和钻井时间，提高了工作效率，降低了工程成本。
[0015]电源提供整个系统的电能消耗。滚珠丝杠在电机带动下连带下齿条同时运动。电机、控制器和电源相互连接，实现本实用新型的测量、控制分析和执行。将滑动套的上部设置为锥形面，减小泥浆流通的阻力，方便打捞钻具。
【附图说明】
[0016]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0017]图1是本实用新型上部的结构不意图；
[0018]图2是本实用新型中部的结构示意图；
[0019]图3是本实用新型下部的结构示意图。
[0020]图中各标号清单为:1、捞矛头，2、弹卡室，3、弹卡钳，4、外管，5、进水接头，6、心轴，7、悬挂环，8、座环，9、出水接头，10、轴承，11、上弹卡轴，12、泥浆堵塞管，13、上弹卡，14-1、上齿轮，14-2、下齿轮，15、上齿条，16、扶正环，17、中弹卡轴，18、滑动套，19、下齿条，20、下弹卡轴，21、扩孔器，22、下弹卡，23、传扭管，24、丝杠，25、电机，26、控制器，27、电线，28、防水减震材料，29、外钻头，30、传扭接头，31、连接接头，32、电阻率测量短节，33、超前钻头，34、电源，35、电阻率测量盖板。
【具体实施方式】
[0021]本实用新型所述的一种绳索打捞式水合物识别钻具，能够随钻获取地层电阻率，快速发现水合物可疑地层，明确水合物的赋存层位，与绳索取心钻具配合使用，节省了水合物勘探的钻井时间和工程成本。
[0022]参看图1、图2和图3，所述绳索打捞式水合物识别钻具包括外管总成和内管总成，所述外管总成包括外管4、弹卡室2、扶正环16、扩孔器21和外钻头29，所述外管4相互连接的为多段管材，弹卡室2设置在外管4上部内腔中，扩孔器21同轴设置在外管4的中段，扩孔器21的外径大于外管4的外径，扶正环16同轴设置在扩孔器21顶端与外管4相连接处的内腔中。
[0023]所述内管总成穿装设置在外管总成中，包括打捞机构、悬挂机构、单动机构、传扭机构、执行机构和检测控制机构。所述打捞机构包括捞矛头I和弹卡钳3，所述弹卡钳3设置在弹卡室2中，在钻具回收过程中，通过打捞矛向上拉动捞矛头I，带动张簧向内收缩，弹卡钳3也随之从弹卡室2收回，完成钻具的解锁，即可顺利打捞钻具。所述悬挂机构设置在打捞机构的下方，悬挂机构包括泥浆的进水接头5、出水接头9、悬挂环7和座环8，用于悬挂钻具，保证泥浆的通畅。所述进水接头5和出水接头9的内部空腔中设置包含心轴6和轴承10的单动机构，所述单动机构主要由轴承100和心轴6组成，保证钻具内部上下运动分离，减少零部件的磨损。所述传扭机构设置在外管的底部，传扭机构包括传扭管23和外钻头29，由传扭管23的外花键与外钻头29的内花键配合实现检测控制机构中超前钻头的转动。传扭管23的上部内壁设置有凸台。为了实现内、外花键的顺利配合，传扭管23外花键的下端加工成锥形，外钻头29的内花键槽上端加工成倒置的喇叭口形状，外钻头的内花键键槽不仅能够传递超前钻头33的扭矩，还能流通泥浆，冷却超前钻头。
[0024]所述执行机构设置在单动机构与传扭机构之间，执行机构设置在单动机构的下方、穿装在扶正环16中，用于改变泥浆压力和钻速。执行机构的结构如图2所示，它包括上弹卡轴11、泥浆堵塞管12、上弹卡13、上齿轮14-1、下齿轮14-2、中弹卡轴17、滑动套18、下弹卡轴20和齿条。所述泥浆堵塞管12位于扶正环16的上方，泥浆堵塞管12的外径与扶正环16的内径相配，泥浆堵塞管12的中心纵向贯穿开设阶梯孔，所述阶梯孔的中段为大孔径、两端为小孔径。
[0025]在中段的大孔径处设置两块上弹卡13，两块上弹卡13相对中心对称布置、并在大孔径处能径向移动。两块上弹卡13的底端顶接上弹卡轴11，所述弹卡轴11穿装在泥浆堵塞管12的阶梯孔上部，上弹卡轴11的顶端通过连接结构与单动机构的底部相连。每个上弹卡13的底面分别设置一上齿轮14-1，两个上齿轮14-1对称布置在中轴线的两侧，上弹卡13的底面与各自下方的上齿轮14-1之啮合配装。当齿轮自转时，带动上弹卡13在泥浆堵塞管12的阶梯孔内发生径向移动。
[0026]所述中弹卡轴17穿装在泥浆堵塞管12的阶梯