专利名称：一种大直径绳索取心工具上的卡心、护心装置的制作方法
技术领域：
涉及领域本实用新型涉及石油钻井中的一种大直径绳索取心工具上的卡心、护心装置。
背景技术：
相关专利及论文文献1.一种绳索取心钻具，申请号90210623.6，公开号CN2063575U，
公开日期1990年10月10日。
2.绳索取心钻具，申请号90104841.0，公开号CN1049542A，
公开日期1991年2月27日。
3.绳索取心工具上的一种卡心装置，申请号96245364.1，公开号CN2274688Y，
公开日期1998年2月18日。
4.MS-Φ215绳索取心钻具在煤层气井中的应用，煤田地质与勘探，1996年，V24，N5。
5.煤成气井取心技术实践及认识，石油钻探技术，1998年，V26，N2。
煤层气井取煤心技术探讨，石油钻采工艺，1998年，V20，N3。国内常用的绳索取心工具，从直径大小来说，主要有φ46、φ59、φ70、φ89、φ102、φ114、φ215等系列，综合分析这些绳索取心工具，发现它们的共同缺陷是没有可靠的卡心、护心装置，基本上都是仅靠卡簧或爪簧来卡断和保护岩矿心，取心时在快速上提过程中很容易造成岩矿心从取心筒中脱落的现象，满足不了煤层气和常规石油、天然气钻井对岩矿心收获率的要求。特别是，当遇到松散、破碎地层时，取心效果很差，往往出现空筒，造成单次取心收获率为零的严重后果。
技术内容本实用新型的目的是提供一种大直径绳索取心工具上的卡心、护心装置，使其既能满足采取完整岩矿心的技术要求，又能满足采取松散破碎地层甚至粉煤地层的收获率要求。
本实用新型是这样实现的包括弹卡挡头1、打捞矛头2、弹卡板3、弹卡室4、悬挂环5、座环6、轴承7、钢球8、外管9、调节螺母10、扶正环11、胶带12、扶正器13、内筒14、带爪簧的卡簧15、卡簧及卡簧座16、护心挡板17，该装置的端部设有弹卡挡头1，外管9内有打捞矛头2，弹卡室4内装有有弹卡板3，座环6上有悬挂环5，外管9内分别设有轴承7、钢球8、调节螺母10，扶正器13内有扶正环11，内筒14内侧有胶带12，内筒14内的卡簧及卡簧座16上座落有带爪簧的卡簧15，在卡簧座16下安装有护心挡板17。
本实用新型还采用了如下技术方案护心挡板17 1/4圆弧的设计，且至少一片。
护心挡板17通过铆钉19偏心铆在卡簧座16上，并能绕转轴自由旋转。
护心挡板17分两层均匀布置，每个挡板17与卡簧座16的接触面上同时铆有小簧片18。
本实用新型所提供的卡心、护心装置可以适应各种地层的取心作业，甚至对极为松散破碎的粉煤地层岩矿心收获率也相当高。其设计合理，动作灵活，工作可靠，进入岩心筒的岩矿心即便在快速上提过程中也不会脱落，从而确保钻井取心时能获得很高的岩矿心收获率。
图1为本实用新型的上部分结构示意图；
图2为本实用新型下部分结构示意图。
图3为护心挡板17的结构示意图。
图4位护心挡板17的位置和工作原理示意图。
具体实施方案如图1、图2、图3所示，为了实现本实用新型的任务，在现有绳索取心工具的卡心装置的基础上，添加一个专门设计的挡板式护心装置。铆有爪簧的卡簧15和卡簧座16联合作用起卡断岩心作用卡簧15与岩矿心之间有一定的预摩擦力，取心时卡簧15在该预摩擦力作用下沿其轴线下移，因卡簧15与卡簧座16为锥面接触，故在下移过程中使卡簧15收缩，从而在卡簧15与岩芯间产生更大的摩擦，直至拉断岩芯。为防止松散破碎地层，特别是粉煤地层取心时岩矿心的脱落从而影响收获率，在卡簧座16下设计了6片的护心挡板17，这些护心挡17板通过铆钉19偏心铆在卡簧座16上，并能绕转轴自由旋转，6片护心挡板17分两层均匀布置，每个挡板17与卡簧座16的接触面上同时铆有能产生张力的小簧片18。钻进过程中，在岩矿心的推力作用下，护心挡板17克服小簧片18张力和偏心重力，贴在卡簧座16的内壁上，使岩矿心能顺利进入内筒14。卡簧15卡断岩矿心后，护心挡板17在其偏重及簧片18张力作用下，迅速绕转轴旋转90°，并横在卡簧座16内从而将松散破碎的岩矿心托住。这样，护心挡板17与爪簧15联合作用可以实现采取各种岩矿心的“双保险”作用，从而避免在上提过程中岩矿心的脱落。
本实用新型实例中使用直径为φ215mm的大直径取心钻头和5″内平钻杆或已将接头内径镗至φ100mm的5 1/2″内加厚钻杆，因此，可以用于常规石油、天然气以及煤层气等勘探开发井的快速取心作业，并且取心后可以直接进行正常钻进，不需要进行扩眼作业。
图3是护心挡板结构示意图。它主要有挡板17、簧片18、簧片铆钉19以及转轴等组成。挡板17特殊的1/4圆弧设计，使其绕转轴可以自由旋转，但只能旋转90°。
如图4所示，下钻时，护心挡板17在小簧片18张力和偏心重力作用下，处于图4中的b位置。钻进时，岩矿心克服小簧片18张力和偏心重力，使挡板17紧紧贴在卡簧15内壁上，处于图4中的a位置，从而使岩矿心能够顺利进入取心内筒14。钻达要求的进尺后，稍微上提钻柱就可利用卡簧15和卡簧座16的联合作用将岩矿心从卡簧15处拉断，岩矿心被拉断后护心挡板17在其偏重及小簧片18张力作用下，迅速翻转90°，横在取心筒内，将岩矿心托住。从而保证了很高的岩矿心收获率。这种大直径绳索取心装置可以适应各种地层的取心作业，甚至对极为松散破碎的粉煤地层其收获率也非常高，其具有设计合理，动作灵活，工作可靠，收获率高等优点。
权利要求1.一种大直径绳索取心工具上的卡心、护心装置，包括弹卡挡头(1)、打捞矛头(2)、弹卡板(3)、弹卡室(4)、悬挂环(5)、座环(6)、轴承(7)、钢球(8)、外管(9)、调节螺母(10)、扶正环(11)、胶带(12)、扶正器(13)、内筒(14)、带爪簧的卡簧(15)、卡簧及卡簧座(16)、护心挡板(17)，该装置的端部设有弹卡挡头(1)，外管(9)内有打捞矛头(2)，弹卡室(4)内装有弹卡板(3)，座环(6)上有悬挂环(5)，外管(9)内分别设有轴承(7)、钢球(8)、调节螺母(10)，扶正器(13)内有扶正环(11)，内筒(14)内侧有胶带(12)，其特征在于内筒(14)内的卡簧及卡簧座(16)上座落有带爪簧的卡簧(15)，卡簧座(16)下安装有护心挡板(17)。
2.根据权利要求1所述的一种大直径绳索取心工具上的卡心、护心装置，其特征在于护心挡板(17)圆弧设计，且至少一片。
3.根据权利要求2所述的一种大直径绳索取心工具上的卡心、护心装置，其特征在于护心挡板(17)通过铆钉(19)偏心铆在卡簧座(16)上，并能绕转轴自由旋转。
4.根据权利要求1所述的一种大直径绳索取心工具上的卡心、护心装置，其特征在于护心挡板(17)分两层均匀布置，每个挡板(17)与卡簧座(16)的接触面上同时铆有小簧片(18)。
专利摘要一种石油钻井上使用的大直径绳索取心工具上的卡心、护心装置，包括内筒14、带爪簧的卡簧15、卡簧及卡簧座16、护心挡板17等，内筒14内的卡簧及卡簧座16上座落有带爪簧的卡簧15，在卡簧座16下安装有护心挡板17，所提供的卡心、护心装置可以适应各种地层的取心作业，甚至对极为松散破碎的粉煤地层岩矿心收获率也相当高，动作灵活，工作可靠，进入岩心筒的岩矿心即便在快速上提过程中也不会脱落，从而确保钻井取心时能获得很高的岩矿心收获率。
文档编号E21B25/00GK2707945SQ200420064429
公开日2005年7月6日 申请日期2004年6月7日 优先权日2004年6月7日
发明者宋生印, 唐胜利, 刘风琴 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油天然气集团公司管材研究所