柔性取心工具的制作方法
【专利摘要】本申请公开一种柔性取心工具，包括：顺次连接的取心钻头机构、柔性钻杆；所述柔性钻杆内穿设有岩心内筒；所述岩心内筒的前端设置有悬挂机构；所述悬挂机构将所述岩心内筒的前端支撑于所述取心钻头机构内；所述岩心内筒的后端设置有将其扶正的扶正机构。所述柔性钻杆包括第一钻杆接头、第二钻杆接头、以及位于所述第一钻杆接头与所述第二钻杆接头之间的多个首尾连接的钻杆短节；所述柔性钻杆通过所述第一钻杆接头连接所述取心钻头机构。
【专利说明】
柔性取心工具
技术领域
[0001]本申请涉及油田勘探开发领域，尤其涉及一种柔性取心工具。
【背景技术】
[0002]油田勘探开发需要准确获得油层原始含油饱和度和地层孔隙度等重要地质资料，以制定合理的勘探开发方案。油田开发中后期，需要检查注水效果，定量分析油层的油水动态，水淹油层情况及水驱油效果，以制定出有效的挖潜增效增产措施，完善开发方案。取心及岩心分析作为获取油气资料、认识储层最直接和最主要的方法之一，可为开发方案制定和调整提供重要依据。
[0003]根据取心目的和作业方式，钻井取心可分为常规取心和特殊取心。密闭取心属于特殊取心，是指采用密闭取心工具与密闭液，在水基钻井液条件下取出几乎不受钻井液自由水污染的岩心。
[0004]常规密闭取心工具尺寸较大，在水平井钻井中取心时对井眼轨迹和钻井质量等要求较高。
[0005]目前所使用的各种水平井密闭取心工具均无法在侧钻半径小于3m的超短半径水平井或大斜度井中使用，无法实现定点定方位取心。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题在于提供一种柔性取心工具，以适用于超短半径径向水平井的取心工作。
[0007]为达到上述目的，本申请提供一种柔性取心工具，包括:顺次连接的取心钻头机构、柔性钻杆;所述柔性钻杆内穿设有岩心内筒;所述岩心内筒的前端设置有悬挂机构;所述悬挂机构将所述岩心内筒的前端支撑于所述取心钻头机构内；所述岩心内筒的后端设置有将其扶正的扶正机构；
[0008]所述柔性钻杆包括第一钻杆接头、第二钻杆接头、以及位于所述第一钻杆接头与所述第二钻杆接头之间的多个首尾连接的钻杆短节;所述柔性钻杆通过所述第一钻杆接头连接所述取心钻头机构；
[0009]所述钻杆短节包括:
[0010]纵长延伸的花键球头，所述花键球头的侧壁上设置有第一花键;所述花键球头的一端设置有球头，所述球头的侧壁上设置有多个沿其周向间隔排布的第一凹槽；
[0011 ]与所述花键球头活动连接的球窝机构;所述球窝机构具有容纳所述球头的球形腔体;所述球形腔体的壁上设有多个与所述第一凹槽一一对应的第二凹槽;所述第一凹槽与所述第二凹槽相配合形成多个沿所述球头周向间隔排布的轨道;所述轨道沿所述花键球头延伸方向弧形延伸;所述轨道内设有滚动球;所述滚动球与所述第一凹槽及所述第二凹槽的壁接触;所述球窝机构开设有能与第一花键相匹配的第二花键。
[0012]作为一种优选的实施方式，所述球窝机构包括外壳、第一球窝以及端盖;所述外壳固定连接所述第一球窝前端并形成所述球形腔体;所述外壳的外壁上具有第一球面结构；所述外壳的后端连接所述端盖;所述第一球窝设有所述第二花键;所述端盖的后端设有与第一球面结构相配合的第二球面结构。
[0013]作为一种优选的实施方式，所述外壳与所述第一球窝通过定位销钉连接，所述外壳与所述端盖螺纹连接。
[0014]作为一种优选的实施方式，所述轨道沿所述球头的周向均匀分布。
[0015]作为一种优选的实施方式，每个所述轨道中均设有一个所述滚动球;所有所述滚动球位于同一平面。
[0016]作为一种优选的实施方式，所述第一钻杆接头的一端设有钻杆公扣;所述第一钻杆接头的另一端设有所述球头;所述第一钻杆接头与所述钻杆短节之间设有所述球窝机构;所述第一钻杆接头外固定套设有背母;所述背母与所述球窝机构的外壳球面接触。
[0017]作为一种优选的实施方式，所述第二钻杆接头包括第二球窝及所述外壳，所述第二钻杆接头与所述钻杆短节之间设有所述花键球头;所述第二球窝的后端设有钻杆母扣。
[0018]作为一种优选的实施方式，所述取心钻头机构包括取心钻头、钻头接头、卡箍、密闭头、岩心爪、剪切销钉;至少部分所述密闭头在所述取心钻头内；所述卡箍在所述取心钻头内套设于所述密闭头外;所述卡箍与所述取心钻头通过剪切销钉连接;所述岩心爪套设于所述密闭头外，所述卡箍相对所述岩心爪向后移动时使所述岩心爪收缩;所述钻头接头将所述取心钻头的后端与所述第一钻杆接头相连接；
[0019]所述岩心内筒与所述柔性钻杆之间设有第一环空通道;所述取心钻头设有与所述第一环空通道相通的液流通道。
[0020]作为一种优选的实施方式，所述悬挂机构位于所述取心钻头机构内；所述密闭头的一端伸入所述悬挂机构的一端，所述悬挂机构的另一端连接所述取心内筒;所述密闭头能滑动进入所述取心内筒;所述悬挂机构能防止所述取心钻头机构的转动传递至取心内筒。
[0021]作为一种优选的实施方式，所述悬挂机构包括第一轴承组件、悬挂短节;所述悬挂短节的一端供所述密闭头伸入，另一端连接所述取心内筒;所述第一轴承组件套设于所述悬挂短节外;所述卡箍的后端套设于所述悬挂短节的前端外;所述轴承组件位于所述卡箍的后方。
[0022]作为一种优选的实施方式，所述扶正机构位于所述第二钻杆接头内；所述扶正机构包括第二轴承组件、弹性挡圈、弹簧、弹簧背母;所述第二钻杆接头内设有台阶;所述弹性挡圈位于所述第二钻杆接头内的凹槽内；所述第二轴承组件套设于所述岩心内筒的后端外且位于所述弹性挡圈与所述台阶之间；所述弹簧背母连接于所述岩心内筒的后端，所述弹簧一端顶抵所述第二轴承组件，另一端顶抵所述弹簧背母。
[0023]作为一种优选的实施方式，所述岩心内筒的后端还设置有压力平衡机构，所述压力平衡机构用于平衡所述岩心内筒内部的压强。
[0024]作为一种优选的实施方式，所述压力平衡机构包括内筒分水短节、内筒压力平衡活塞;所述内筒分水短节连接所述岩心内筒的后端;所述内筒分水短节内设有环状凸起;部分所述内筒压力平衡活塞位于所述环状凸起前方并与所述岩心内筒的壁密封贴合，部分所述内筒压力平衡活塞穿过所述环状凸起并与所述内筒分水短节形成第二环空通道;所述环状凸起上设有通孔;所述通孔将所述第一环空通道与所述第二环空通道连通。
[0025]作为一种优选的实施方式，所述压力平衡活塞的后端设置有溢流阀。
[0026]通过以上描述可以看出，本申请的柔性取心工具设有柔性钻杆，柔性钻杆的钻杆短节通过花键球头与球窝机构的配合形成万向节构造，从而自身可以进行弯曲，多个钻杆短节形成的弯曲进行叠加从而使得本申请的柔性取心工具能够进行超短半径侧钻水平井的钻井作业。
[0027]参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。
[0028]针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
[0029]应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
【附图说明】
[0030]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0031]图1是本申请一种实施方式提供的柔性取心工具结构示意图；
[0032]图2是图1中A-A处剖面图；
[0033]图3是图1中B-B处剖面图。
【具体实施方式】
[0034]为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0035]需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
[0036]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0037]请参阅图1至图3，为本申请一种实施方式提供的柔性取心工具，该柔性取心工具应用但不限于超短半径侧钻水平井的钻井作业。在本实施方式中，所述柔性取心工具包括顺次连接的取心钻头机构100、柔性钻杆;所述柔性钻杆内穿设有岩心内筒10;所述岩心内筒10的前端设置有悬挂机构;所述悬挂机构将所述岩心内筒10的前端支撑于所述取心钻头机构100内；所述岩心内筒10的后端设置有将其扶正的扶正机构。
[0038]所述柔性钻杆包括:第一钻杆接头11、第二钻杆接头19、以及位于所述第一钻杆接头11与所述第二钻杆接头19之间的多个首尾连接的钻杆短节200。所述柔性钻杆通过所述第一钻杆接头11连接所述取心钻头机构100。
[0039]其中，所述钻杆短节200包括:纵长延伸的花键球头17，所述花键球头17的侧壁上设置有第一花键;所述花键球头17的一端设置有球头，所述球头的侧壁上设置有多个沿其周向间隔排布的第一凹槽;与所述花键球头17活动连接的球窝机构;所述球窝机构具有容纳所述球头的球形腔体;所述球形腔体的壁上设有多个与所述第一凹槽一一对应的第二凹槽;所述第一凹槽与所述第二凹槽相配合形成多个沿所述球头周向间隔排布的轨道;所述轨道沿所述花键球头17延伸方向弧形延伸;所述轨道内设有滚动球13;所述滚动球13与所述第一凹槽及所述第二凹槽的壁接触;所述球窝机构开设有能与第一花键相匹配的第二花键。
[0040]在多个钻杆短节200首尾相连形成柔性钻杆时，如图1所示，一钻杆短节200的花键球头17由前一钻杆短节200后端伸入其球窝机构，使一钻杆短节200的第一花键与前一钻杆短节200的第二花键配合，从而进行传动；相似地，该钻杆短节200与后一钻杆短节200连接时，后一钻杆短节200的花键球头17由该钻杆短节200后端伸入其球窝机构，使后一钻杆短节200的第一花键与该钻杆短节200的第二花键配合，从而进行传动。
[0041]通过以上描述可以看出，本实施方式的柔性取心工具设有柔性钻杆，柔性钻杆的钻杆短节200通过花键球头17与球窝机构的配合形成万向节构造，从而自身可以进行弯曲，多个钻杆短节200形成的弯曲进行叠加从而使得本实施方式的柔性取心工具能够进行超短半径侧钻水平井的钻井作业。
[0042]本实施方式通过柔性钻杆以及与柔性钻杆采用连接的取心钻头I，形成一整条柔性链，这种柔性链与传统的隔缝弯管，包括多个梯形管组成的导向管不同。传统的隔缝弯管只能向一个方向弯曲成近似900弯管，且在弯曲后则不再表现柔性，而是成为一段钢性弯管，该钢性弯管的外缘一旦与井壁内侧发生摩擦，则钢性弯管根本无法自行向内拱起而避开障碍。
[0043]反观本实施方式的柔性钻杆，由于每段钻杆短节200之间均通过花键球头17与球窝机构进行万向节式活动连接，因此当任意一段钻杆短节200与井壁发生碰擦时，该段钻杆短节200都可进行适当弯曲，从而避开障碍，使钻杆钻头下行驶可畅行无阻。而对于用于固井的柔性套管而言，相邻两段柔性套管通过铰接的伸缩管活动连接，也可保证柔性套管能顺利地沿钻井下行到需要位置。
[0044]需要说明的是，本申请中的前、后方向为以取心钻头I为参照，两个部件中靠近取心钻头I的部件在前，远离取心钻头I的在后;比如，第一钻杆接头11至第二钻杆接头19方向为由前至后方向。
[0045]请继续参阅图1，花键球头17纵长延伸，其整体为管体结构。第一花键大致设置于花键球头17长度方向的中部位置。(以读者面对图1时)球头位于第一花键的后方。
[0046]球窝机构的球形腔体可以收容花键球头17。其中，球形腔体与球头为同心设置，以便花键球头17可以进行万向摆动，从而形成弯曲角度。球头的外表面与球形腔体的内表面贴合接触。
[0047]如图1、图2所示，球头的外壁设置的第一凹槽与球形腔体的壁上设置的第二凹槽均为沿所述花键球头17延伸方向(也可以为如图1所示的由上至下或由下至上)弧形延伸，第一凹槽与第二凹槽所沿弧形与球头或球形腔体的轮廓线相匹配。如图2所示，第一凹槽与第二凹槽的横截面均为半圆构造，从而开口对接形成轨道。
[0048]具体的，所述球窝机构可以包括外壳12、第一球窝15以及端盖16。所述外壳12固定连接所述第一球窝15前端并形成所述球形腔体。所述外壳12的外壁上具有第一球面结构。所述外壳12的后端连接所述端盖16;所述第一球窝15设有所述第二花键。所述端盖16的后端设有与第一球面结构相配合的第二球面结构。
[0049]其中，外壳12、第一球窝15及端盖16均如图1所示为套式结构或管状结构，从而与花键球头17形成的钻杆短节200具有供岩心内筒10穿过的中心通道。如图1所示外壳12、第一球窝15、端盖16由上至下依次排布。外壳12与第一球窝15相配合形成球形腔体，外壳12的内壁的凹槽提供部分长度的第二凹槽，第一球窝15的内壁的凹槽提供另一部分长度的第二凹槽，外壳12上的部分长度的第二凹槽与第一球窝15上的另一部分长度的第二凹槽上下对接形成第二凹槽。
[0050]如图1所示，端盖16的前端夹设于外壳12与第一球窝15之间，同时，端盖16的壁上形成有供外壳12的后端及第一球窝15的后端顶抵的台阶。第二球面结构设置于端盖16的后端，为内球面。第一球面结构设置于外壳12的外壁上，为外球面。第一球面结构与第二球面结构相贴合接触，为花键球头17与球窝机构之间的相对摆动进行导向辅助，同时，避免脏物进入第一球窝15与球头之间的活动球面。
[0051 ]如图3所示，第一球窝15设置有第二花键，第二花键为内花键并与(下一钻杆短节200的)第一花键相配合。其中，第二花键位于球形腔体的后方。花键球头17与球窝机构通过花键配合，可以产生相对滑动而保持扭矩的传递，从而便于相邻两个钻杆短节200之间产生弯曲。
[0052]进一步的，所述外壳12与所述第一球窝15通过定位销钉14连接，从而防止外壳12与第一球窝15之间产生相对转动。所述外壳12与所述端盖16螺纹连接。所述轨道沿所述球头的周向均匀分布。每个所述轨道中均设有一个所述滚动球13。所有所述滚动球13位于同一平面，从而既能满足钻杆短节200的弯曲，同时能较好地传递扭矩。所述轨道的数量不少于4个。如图2所示，所述轨道的数量为8个，滚动球13的数量同样为8个。所述第一花键为外花键，所述第二花键为内花键。所述滚动球13与所述球形腔体的壁之间设有密封圈，所述密封圈位于所述轨道的后方。
[0053]在一个实施方式中，第一钻杆接头11与钻杆短节200同样为活动连接，第二钻杆接头19与钻杆短节200也同样为活动连接。
[0054]具体地，如图1所示，所述第一钻杆接头11的一端设有钻杆公扣。所述第一钻杆接头11的另一端设有所述球头。所述第一钻杆接头11与所述钻杆短节200之间设有所述球窝机构。所述第一钻杆接头11外可以固定套设有背母(未示出)。所述背母与所述球窝机构的外壳12球面接触。
[0055]进一步地，如图1所示，所述第二钻杆接头19包括第二球窝19及所述外壳12，所述第二钻杆接头19与所述钻杆短节200之间设有所述花键球头17;所述第二球窝19的后端设有钻杆母扣。第二球窝19与第一球窝15不同，第二球窝19并未设置有花键。第二球窝19的后端设有钻杆母扣以与其他部件相丝扣连接。
[0056]在本实施方式中钻杆短节200可以弯曲，即球窝机构与花键球头17之间产生相对摆动。较佳的，所述钻杆短节200的弯度度数为4度至8度。如此设置，在5 1/2〃(5寸半)井中可以顺利完成造斜半径为1.5-2米的超短半径侧钻水平井或大斜度井钻井作业。具体的，所述柔性钻杆的长度可以为9米至10米。
[0057]请继续参阅图1，所述取七、钻头机构100可以包括取;L.、钻头1、钻头接头9、卡榧3、密、闭头4、岩心爪5、剪切销钉2。至少部分所述密闭头4在所述取心钻头I内。所述卡箍3在所述取心钻头I内套设于所述密闭头4外。所述卡箍3与所述取心钻头I通过剪切销钉2连接。所述岩心爪5套设于所述密闭头4外，所述卡箍3相对所述岩心爪5向后移动时使所述岩心爪5收缩。所述钻头接头9将所述取心钻头I的后端与所述第一钻杆接头11相连接。
[0058]所述取心钻头I整体为管体构造，其外壁向内壁之间为圆弧过渡，从而便于钻进。密闭头4插设于取心钻头I内。密闭头4的前端为半球构造。所述取心钻头I的内部设有供卡箍3的前端顶抵的台阶。卡箍3的内设有由前至后逐渐扩大的第一锥形表面。岩心爪5位于卡箍3内，且岩心爪5外设有与卡箍3的第一锥形表面配合的第二锥形表面。如图1所示，岩心爪5的前端与第一锥形表面的前端(或顶部)预留部分距离，在卡箍3相对岩心爪5向后移动时，第一锥形表面使岩心爪5收缩。岩心爪5内壁设有斜齿，其可以锚住岩心。剪切销钉2的数量一般为多个(一个也可以)。
[0059]所述岩心内筒10与所述柔性钻杆之间设有第一环空通道29。所述取心钻头I设有与所述第一环空通道29相通的液流通道28。具体的，液流通道28设置于取心钻头1、钻头接头9的壁上，以便于钻井液的流动。如图1所示，钻头接头9的前端设有外螺纹及内螺纹。钻头接头9的前端伸入到取心钻头I内与取心钻头I及卡箍3螺纹连接。
[0060]所述悬挂机构位于所述取心钻头机构100内；所述密闭头4的一端伸入所述悬挂机构的一端，所述悬挂机构的另一端连接所述取心内筒;所述密闭头4能滑动进入所述取心内筒;所述悬挂机构能防止所述取心钻头机构100的转动传递至取心内筒。
[0061]具体的，所述悬挂机构包括第一轴承组件7、悬挂短节8。所述悬挂短节8的一端供所述密闭头4伸入，另一端连接所述取心内筒。所述第一轴承组件7套设于所述悬挂短节8夕卜。所述卡箍3的后端套设于所述悬挂短节8的前端外。所述第一轴承组件7位于所述卡箍3的后方。
[0062]卡箍3的后端与悬挂短节8的前端之间设有第一密封圈，钻头接头9与悬挂短节8的后端之间设有第二密封圈。第一轴承组件7位于第一密封圈与第二密封圈之间。其中，第一轴承组件7可以包括轴承7 (比如:圆锥滚子轴承)、轴承套6。轴承7固定于轴承套6内，轴承套6套设于钻头接头9(取心钻头I)内。悬挂短节8的外壁设有凸起结构81 (可以为环状或凸块)。轴承组件的前端与卡箍3的后端、凸起结构81同时接触抵住。卡箍3的内部靠近后端位置设置有与凸起结构81配合的台阶。该台阶与凸起结构81之间预留部分距离。通过该预留距离，井外上提该柔性取心工具时，取心钻头I带动卡箍3(以读者面对图1时)下移(后移)，岩心爪5将岩心夹断，同时，依靠卡箍3的台阶与凸起结构81的接触，从而一同带出井外。
[0063]请继续参阅图1，所述扶正机构位于所述第二钻杆接头19内。所述扶正机构包括第二轴承组件21、弹性挡圈24、弹簧25、弹簧背母26。其中，所述第二钻杆接头19内设有台阶；所述弹性挡圈24位于所述第二钻杆接头19内的凹槽内。所述第二轴承组件21套设于所述岩心内筒10的后端外且位于所述弹性挡圈24与所述台阶之间。所述弹簧背母26连接于所述岩心内筒10的后端，所述弹簧25—端顶抵所述第二轴承组件21，另一端顶抵所述弹簧背母26。
[0064]所述岩心内筒10的后端还设置有压力平衡机构，所述压力平衡机构用于平衡所述岩心内筒10内部的压强。具体的，所述压力平衡机构可以包括内筒分水短节18、内筒压力平衡活塞20。所述内筒分水短节18连接所述岩心内筒10的后端。所述内筒分水短节18内设有环状凸起。部分所述内筒压力平衡活塞20位于所述环状凸起前方并与所述岩心内筒10的壁密封贴合，部分所述内筒压力平衡活塞20穿过所述环状凸起并与所述内筒分水短节18形成第二环空通道31。所述环状凸起上设有通孔30。所述通孔30将所述第一环空通道29与所述第二环空通道31连通。为进一步平衡岩心内筒10的压力，所述压力平衡活塞20的后端设置有溢流阀27 (附图仅为示意性质)。
[0065]此时，弹簧背母26螺纹连接于内筒分水短节18的后端。岩心内筒10的内径与内筒分水短节18的内径相通，以便平衡活塞20的前后滑动。第二轴承组件21可以包括轴承21(比如:圆锥滚子轴承)、轴承外圈背母23、轴承压紧环22。轴承21固定于轴承压紧环22与第二球窝19的内壁的台阶之间内，轴承外圈背母23通过螺纹连接固定套设于第二球窝19内。轴承压紧环22套设于轴承外圈背母23内，并被弹簧25顶抵。
[0066]下面将详细描述采用上述实施方式的柔性取心工具的取心过程:(I)将超短半径侧钻井钻至预定取心位置；(2)将本实施方式的柔性取心工具下至取心位置；(3)井外循环钻井液，缓慢启动旋转动力，钻井液依次通过第二环空通道31、通孔30、第一环空通道29、液流通道28将井底沉淀的岩肩洗净；(4)井外增加钻压，取心钻头机构100开始钻取岩心；(5)密闭头4受到岩心的推挤，剪切销钉2被密闭头4剪断，密闭头4在岩心的推动下向岩心内筒1内部缩入；(6)密闭头4将挤压岩心内筒1中的密闭液，密闭液通过密闭头4外溢至岩心位置，将岩心包裹起来；(7)取心钻头机构100不断钻取岩心，岩心内筒10中的密闭液不断包裹岩心，直至钻取足够长的岩心；(8)井口上提钻具，整个柔性取心工具脱离钻头工作面，此时，岩心爪5会在上提力作用下，抱紧岩心，岩心爪5的锥形外表面和卡箍3的锥形内表面配合，将岩心越拉越紧，直至岩心断裂，实现割心；(9)继续上提钻具，将岩心提出井口；(10)取出装满岩心的岩心内筒10，将岩心封装备用。
[0067]本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从I到90，优选从20至IJ80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。
[0068]除非另有说明，所有范围都包括端点以及端点之间的所有数字。与范围一起使用的“大约”或“近似”适合于该范围的两个端点。因而，“大约20到30”旨在覆盖“大约20到大约30”，至少包括指明的端点。
[0069]披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
[0070]多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
[0071]应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为发明人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。
【主权项】
1.一种柔性取心工具，其特征在于，包括:顺次连接的取心钻头机构、柔性钻杆;所述柔性钻杆内穿设有岩心内筒;所述岩心内筒的前端设置有悬挂机构;所述悬挂机构将所述岩心内筒的前端支撑于所述取心钻头机构内；所述岩心内筒的后端设置有将其扶正的扶正机构； 所述柔性钻杆包括第一钻杆接头、第二钻杆接头、以及位于所述第一钻杆接头与所述第二钻杆接头之间的多个首尾连接的钻杆短节;所述柔性钻杆通过所述第一钻杆接头连接所述取心钻头机构； 所述钻杆短节包括: 纵长延伸的花键球头，所述花键球头的侧壁上设置有第一花键;所述花键球头的一端设置有球头，所述球头的侧壁上设置有多个沿其周向间隔排布的第一凹槽； 与所述花键球头活动连接的球窝机构;所述球窝机构具有容纳所述球头的球形腔体；所述球形腔体的壁上设有多个与所述第一凹槽一一对应的第二凹槽;所述第一凹槽与所述第二凹槽相配合形成多个沿所述球头周向间隔排布的轨道;所述轨道沿所述花键球头延伸方向弧形延伸;所述轨道内设有滚动球;所述滚动球与所述第一凹槽及所述第二凹槽的壁接触;所述球窝机构开设有能与第一花键相匹配的第二花键。2.如权利要求1所述的柔性取心工具，其特征在于:所述球窝机构包括外壳、第一球窝以及端盖;所述外壳固定连接所述第一球窝前端并形成所述球形腔体;所述外壳的外壁上具有第一球面结构;所述外壳的后端连接所述端盖;所述第一球窝设有所述第二花键;所述端盖的后端设有与第一球面结构相配合的第二球面结构。3.如权利要求2所述的柔性取心工具，其特征在于:所述外壳与所述第一球窝通过定位销钉连接，所述外壳与所述端盖螺纹连接。4.如权利要求2所述的柔性取心工具，其特征在于:所述轨道沿所述球头的周向均匀分布。5.如权利要求2所述的柔性取心工具，其特征在于:每个所述轨道中均设有一个所述滚动球;所有所述滚动球位于同一平面。6.如权利要求2所述的柔性取心工具，其特征在于:所述第一钻杆接头的一端设有钻杆公扣;所述第一钻杆接头的另一端设有所述球头;所述第一钻杆接头与所述钻杆短节之间设有所述球窝机构;所述第一钻杆接头外固定套设有背母;所述背母与所述球窝机构的外壳球面接触。7.如权利要求2所述的柔性取心工具，其特征在于:所述第二钻杆接头包括第二球窝及所述外壳，所述第二钻杆接头与所述钻杆短节之间设有所述花键球头;所述第二球窝的后端设有钻杆母扣。8.如权利要求1所述的柔性取心工具，其特征在于:所述取心钻头机构包括取心钻头、钻头接头、卡箍、密闭头、岩心爪、剪切销钉;至少部分所述密闭头在所述取心钻头内；所述卡箍在所述取心钻头内套设于所述密闭头外；所述卡箍与所述取心钻头通过剪切销钉连接;所述岩心爪套设于所述密闭头外，所述卡箍相对所述岩心爪向后移动时使所述岩心爪收缩;所述钻头接头将所述取心钻头的后端与所述第一钻杆接头相连接； 所述岩心内筒与所述柔性钻杆之间设有第一环空通道;所述取心钻头设有与所述第一环空通道相通的液流通道。9.如权利要求8所述的柔性取心工具，其特征在于:所述悬挂机构位于所述取心钻头机构内；所述密闭头的一端伸入所述悬挂机构的一端，所述悬挂机构的另一端连接所述取心内筒;所述密闭头能滑动进入所述取心内筒;所述悬挂机构能防止所述取心钻头机构的转动传递至取心内筒。10.如权利要求9所述的柔性取心工具，其特征在于:所述悬挂机构包括第一轴承组件、悬挂短节;所述悬挂短节的一端供所述密闭头伸入，另一端连接所述取心内筒;所述第一轴承组件套设于所述悬挂短节外;所述卡箍的后端套设于所述悬挂短节的前端外;所述轴承组件位于所述卡箍的后方。11.如权利要求10所述的柔性取心工具，其特征在于:所述扶正机构位于所述第二钻杆接头内；所述扶正机构包括第二轴承组件、弹性挡圈、弹簧、弹簧背母;所述第二钻杆接头内设有台阶;所述弹性挡圈位于所述第二钻杆接头内的凹槽内；所述第二轴承组件套设于所述岩心内筒的后端外且位于所述弹性挡圈与所述台阶之间;所述弹簧背母连接于所述岩心内筒的后端，所述弹簧一端顶抵所述第二轴承组件，另一端顶抵所述弹簧背母。12.如权利要求11所述的柔性取心工具，其特征在于:所述岩心内筒的后端还设置有压力平衡机构，所述压力平衡机构用于平衡所述岩心内筒内部的压强。13.如权利要求12所述的柔性取心工具，其特征在于:所述压力平衡机构包括内筒分水短节、内筒压力平衡活塞;所述内筒分水短节连接所述岩心内筒的后端;所述内筒分水短节内设有环状凸起;部分所述内筒压力平衡活塞位于所述环状凸起前方并与所述岩心内筒的壁密封贴合，部分所述内筒压力平衡活塞穿过所述环状凸起并与所述内筒分水短节形成第二环空通道;所述环状凸起上设有通孔;所述通孔将所述第一环空通道与所述第二环空通道连通。14.如权利要求13所述的柔性取心工具，其特征在于:所述压力平衡活塞的后端设置有溢流阀。
【文档编号】E21B25/06GK106089139SQ201610652407
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月10日 公开号201610652407.1, CN 106089139 A, CN 106089139A, CN 201610652407, CN-A-106089139, CN106089139 A, CN106089139A, CN201610652407, CN201610652407.1
【发明人】孙强, 李涛, 刘合, 明尔扬, 张绍林, 黄守志, 陈强
【申请人】中国石油天然气股份有限公司