专利名称：一种水平井取心工具的制作方法
技术领域：
一种水平井取心工具技术领域[0001]本实用新型涉及一种用于石油、天然气水平井钻井取心作业的取心工具。
技术背景[0002]石油、天然气勘探或开发过程中，为了了解地层的结构、物性等参数，用以作为制 定下一步开发方案的依据，往往需要进行钻井取心。水平井在丛式井、海洋钻井平台、海油 陆探井中应用广泛，水平井钻井取心的需求增加。由于水平井钻井工况与直井有所不同，适 用水平井取心工具也与直井钻井取心工具也有所不同。一种水平井取心工具就是根据水平 井钻井工艺的特殊性而设计的。[0003]水平井钻井取心的特点①水平井摩阻大、易卡钻，取心施工应尽量简化操作。② 水平井取心工具处于水平(倾斜)状态，内筒的扶正有利于岩心进筒。③水平井钻遇地层 埋藏浅，岩心松散、破碎易掉心。[0004]专利号91227994. X的产品是台肩悬挂、销钉锁定内筒；利用液压推动弹挂轴下移 一定距离时销钉在弹簧力的作用下缩进弹挂轴的槽内，此时内筒解锁，外筒在重力的作用 下下移，内筒、外筒差动后打开卡板岩心爪。其不足之一是卡板岩心爪打开的成功率不高， 而取心工艺技术提高不了销钉解锁的成功率。销钉不能解锁导致卡板岩心爪不能打开、起 钻时钻井液通道不流畅。二是卡板岩心爪易掉心。发明内容[0005]针对水平井的特点及现有技术的不足，用内筒球悬挂定位装置、双岩心爪组合装 置、内筒扶正装置的合理结构发明一种水平井取心工具，使工具部件动作灵活可靠、部件动 作显示明显，提高取心工艺的先进性、提高取心收获率。本发明的目的在于提供一种适用于 各种工况、操作方便、性能稳定的一种水平井取心工具。[0006]一种水平井取心工具所采用的设计方案本实用新型有下列主要部件上接头； 差动装置包括六方杆、六方套；球悬挂定位装置由外筒定位承压短节、内筒定位短节、挡球 套、销钉、Φ30定位钢球、球套部件组成；悬挂轴承装置包括轴承、悬挂轴、轴承托、分水 接头；岩心爪装置包括卡箍岩心爪与缩径套组合、全封闭岩心爪；内筒上、下扶正装置；内 筒；外筒；取心钻头。[0007]上接头为管状结构，两端部均有管螺纹分别与钻具及六方杆连接；六方杆与六方 套配合；六方套下端依次与外筒定位承压短节、外筒、外筒扶正器、钻头螺纹连接；六方杆 下端与内筒定位短节上端以卡箍方式连接，下端与轴承托螺纹连接；悬挂轴下端与分水接 头的上端螺纹连接，悬挂轴承安装在悬挂轴台肩与分水接头上端面之间并安装于内筒定位 短节下端内部，用内筒定位短节内部的台肩和轴承托定位。分水接头下端与内筒、缩径套依 次螺纹连接；内筒上扶正器配合于分水接头上；内筒下扶正器与蛘壳全封闭岩心爪组合成 一体，安放于取心钻头本体与缩径套的环形空间内，上、下端面由外筒连接公扣端面、钻头 台肩定位。[0008]连接卡箍是将圆筒沿轴线一分为二的两半圆体，垂直于轴线有螺孔，用螺杆将两 半圆体连接为一体；内部有环形槽，与六方杆下端、内筒定位短节上端外部的环形槽交错配合。[0009]挡球套为圆筒状，上端部是凹球面，侧面的中部加工两个相对的销钉孔；内筒定 位短节为圆筒体，内部是上小下大的两段连通的圆孔，外部中间部分加工环形槽，环形槽之 上沿径向加工两个相对的销钉孔，上端有环形槽，上端加工环形槽后形成凸台，下端有内螺 纹；外筒定位承压短节为圆筒状，中间部分内径小，并沿径向加工相对的两通孔，两端有螺 纹。[0010]连接在内筒上端的分水接头上安装有内筒上扶正轴承，连接在内筒的缩径套上用 滚柱扶正轴承扶正。内筒上扶正轴承呈两半圆形圆筒，外圆加工有凸台，其中相对的两凸台 上加工有孔，经过此孔用螺杆连接的方式将两半圆体连接且滑动配合于分水接头上。[0011]全封闭岩心爪的本体为圆筒体，上端内部和下端外部都加工槽并开有孔连通，下 端内径为变径结构；全封闭岩心爪为蛘壳结构，用销轴连接在全封闭岩心爪本体上；隐藏 于全封闭岩心爪本体与缩径套的环形空间内。滚柱扶正轴承的扶正件为圆筒体，用螺杆安 装于全封闭岩心爪本体上部。[0012]本实用新型的优点是①差动装置——六方杆、六方套结构在下钻、取心钻进工况 时是闭合的，避免下钻时泥饼填塞六方杆、六方套的伸缩间隙。②球悬挂定位内筒双重保 险，安全可靠。③液压解锁、液压推动外筒实现内外筒的差动以便全封闭岩心爪封堵岩心。 ④双岩心爪一适用松软、破碎、成形地层，⑤内筒的扶正以提高岩心质量、提高岩心收获 率。⑥内筒与六方杆采用卡箍连接，装配快速且满足悬挂钢球的安装。⑦钻井液流道设计 更合理，避免起钻喷钻井液导致的风险。⑧割心操作简单；内筒的解锁、内外筒差动距离能 在地面以泵压的升高、降低明显显示。[0013]
[0014]图1一种水平井取心工具结构示意图[0015]1.上接头2.六方杆3.六方套[0016]4.连接卡箍5.挡球套6.销钉[0017]7.Φ 30定位钢球8.球套9.外筒定位承fl[0018]10, 内筒定位短节11..悬挂轴12..悬挂轴承[0019]13, 外筒14. 分水接头15..轴承托[0020]16,.内筒上扶正轴承17. 内筒18..外筒扶正器[0021]19,.滚柱扶正轴承20..全封岩心爪本体21..蛘壳岩心爪[0022]22,.卡箍岩心爪23. 缩径套24..取心钻头具体实施方式
[0023]根据图1对本实用新型作进一步描述。取心工艺过程取心工具组装-配钻 具-下钻-循环钻井液-投球-取心钻进-投球-循环-割心-起钻。[0024]本实用新型按图1进行装配。配钻具、下钻、循环钻井液、投球、取心钻进、起钻与 直井的工艺相同。[0025]具体描述割心过程取心钻进结束，投Φ50钢球后，开泵送球到位，泵压上升达到设定值后液体压力剪断销钉6，液体压力推动挡球套5下移，同时钻井液经外筒定位承压短 节9上的钻井液旁通孔将液体压力施加于外筒定位承压短节9的承压面上，此力推动外筒 定位承压短节9、六方套3及外筒13，迫使Φ30定位钢球7脱离原位进入内筒定位短节10 内部，内、外筒的悬挂定位作用解出。此时泵压微降(钻井液通道限流)，其流动压降作用于 外筒定位承压短节9的承压面上，液体压力推动外筒13移动，实现内筒17外筒13的差动， 差动距离达到六方杆2、六方套3设计伸缩距离时，全封闭岩心爪的蛘壳岩心爪21能向内筒 中心靠拢，钻井液通道恢复到正常状态，泵压降低；下放钻具时，机械作用助力蛘壳合拢。 割心完成后，起钻，出心。
权利要求1.一种水平井取心工具主要包括下列部件上接头(1)，六方杆0)，六方套(3)，连接 卡箍(4)，挡球套(5)，销钉(6)，Φ 30定位钢球(7)，球套(8)，外筒定位承压短节(9)，内筒 定位短节(10)，悬挂轴(11)，悬挂轴承(12)，外筒(13)，分水接头(14)，轴承托(15)，内筒 上扶正轴承(16)，内筒(17)，外筒扶正器(18)，滚柱扶正轴承(19)，全封岩心爪本体(20)， 蛘壳岩心爪(21)，卡箍岩心爪(22)，缩径套(23)，取心钻头(M)，其特征是上接头(1)为 管状结构，两端部均有螺纹分别与钻具及六方杆( 连接；六方杆( 与六方套C3)配合； 六方套C3)下端依次与外筒定位承压短节(10)、外筒(13)、外筒扶正器(18)、取心钻头 (24)螺纹连接；六方杆( 下端与内筒定位短节(10)上端用连接卡箍(4)连接，下端与轴 承托(1 螺纹连接；悬挂轴(11)下端与分水接头(14)的上端螺纹连接，悬挂轴承(12)在 悬挂轴(11)台肩与分水接头(14)之间并安装于内筒定位短节(10)下端内部，用内筒定位 短节(10)内部的台肩和轴承托(1 定位；分水接头(14)下端与内筒(13)、缩径套03)依 次螺纹连接；内筒上扶正轴承(16)配合于分水接头(14)上；滚柱扶正轴承(19)与蛘壳岩 心爪组合成一体，安放于取心钻头04)本体与缩径套03)的环形空间内，上、下端面 由外筒(13)连接公扣端面和取心钻头04)的台肩定位。
2.根据权利要求1所述的一种水平井取心工具，其特征是连接卡箍(4)是将圆筒沿 轴线一分为二的两半圆体，垂直于轴线有螺孔，用螺杆将两半圆体连接为一体；内部有环形 槽，与六方杆( 下端、内筒定位短节(10)上端外部加工的环形槽所形成的凸台交错配合。
3.根据权利要求1所述的一种水平井取心工具，其特征是挡球套(5)为圆筒状，上端 部是凹球面，侧面的中部加工两个相对的销钉孔；内筒定位短节(10)为圆筒体，内部是上 小下大的两段连通的圆孔，外部中间部分加工环形槽，环形槽之上沿径向加工两个相对的 销钉孔，上端有环形槽，下端有内螺纹；外筒定位承压短节(9)为圆筒状，中间部分内径小 且径向有内螺纹通孔，两端有螺纹。
4.根据权利要求1所述的一种水平井取心工具，其特征是连接在内筒(17)上端的分 水接头(14)上安装有内筒上扶正轴承(16)，连接在内筒(17)的缩径套03)用滚柱扶正 轴承(19)扶正；内筒上扶正轴承(16)分成两半圆形圆筒，外圆加工有凸台，其中相对的两 凸台上加工有孔，经过此孔用螺杆连接的方式将两半圆体连接且滑动配合于分水接头(14) 上。
5.根据权利要求1所述的一种水平井取心工具，其特征是全封闭岩心爪的本体OO) 为圆筒体，上端内部和下端外部都加工槽并用圆孔连通，内部加工成上、下端内径大中内径 小的圆孔；全封闭岩心爪为蛘壳结构，用销轴连接在全封闭岩心爪本体OO)上；隐藏 于全封闭岩心爪本体OO)缩径套03)之间的环形空间内。
6.根据权利要求1所述的一种水平井取心工具，其特征是内筒下扶正装置的扶正件 为圆筒体，用螺杆安装于全封闭岩心爪本体OO)上部。
专利摘要一种水平井取心工具主要有上接头，差动装置，内筒球悬挂定位装置，内筒悬挂轴承装置，分水接头，内、外筒扶正器，岩心爪装置，外筒，内筒，取心钻头。上接头两端部均有管螺纹分别与钻具及六方杆连接；六方杆与六方套配合；六方套下端依次与外筒定位承压短节、外筒、外筒扶正器、钻头螺纹连接；六方杆下端与内筒定位短节上端以卡箍方式连接，下端与轴承托螺纹连接；悬挂轴承安装在悬挂轴台肩与分水接头端面之间并安装于内筒定位短节下端内部，并用台肩和轴承托定位。分水接头下端与内筒、缩径套依次螺纹连接；内筒上扶正轴承配合于分水接头上；滚柱扶正轴承与蚌壳岩心爪组合成一体，安放于取心钻头本体与缩径套的环形空间内，上、下端面由外筒连接公扣端面、钻头台肩定位。
文档编号E21B25/00GK201818263SQ201020566928
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月19日 优先权日2010年10月19日
发明者周洪国, 孙浩玉 申请人:中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院, 中国石油化工集团公司