[发明专利]一种适用于极破碎、软弱地层的取心钻具

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻探用的取心钻具，特别是涉及一种适用于极破碎、软弱地层的取心钻具。

背景技术

随着资源勘探、深海钻探技术的发展，对钻探效率和质量的要求也越来越高，但是，在矿产资源勘查中采用常规的岩心钻探方法在硬、脆、碎、漏、坍、软弱易冲蚀等复杂地层的施工中仍存在很大难度。虽然，目前已经有一些办法可以解决此类复杂地层钻进效率低、岩矿心采取率低、钻孔质量差、钻头寿命低、孔底事故多、钻探成本高等问题，但是对于极破碎、软弱地层中取心率低的问题，一直是国内、外钻探领域亟待解决的难题。

单管无泵钻具虽然能提高在极破碎、软弱地层中的采心率，但因要提钻取心，施工效率低，劳动强度大，频繁提钻影响孔壁稳定。

在软弱、易冲蚀地层中钻进，因冲洗液经过卡簧座后从钻头内流(喷)出，很容易冲蚀进入钻头内或钻头前面的岩(矿)心。即使采用底喷钻头，冲洗液从钻头底部喷出后，也容易把尚未进入钻头的软弱岩(矿)心冲蚀掉，造成岩(矿)心采心率低。

在破碎、软弱地层中钻进，因岩(矿)心易堵塞磨失、冲蚀，为保证采心率，要求回次进尺不能超过1米，特别难采地层回次进尺不能超过0.5米。绳索取心钻具内管一般为3米长，在孔内有水的情况下，内管中岩(矿)心上部就有至少2米的水柱，打捞岩(矿)心时水柱往往把岩(矿)心压出内管造成空管。

发明内容

本发明的目的就是提供一种克服现有技术缺陷的用于极破碎、软弱地层的取心钻具。

本发明的技术方案是通过以下途径实现的，它包括绳索取心钻具、接手、无泵循环取心钻具、卡簧座、超前侧喷钻头，其中，无泵循环取心钻具由接头、单向阀、防堵锥网和内管组成，防堵锥网为密布互不连通的轴向通路，单向阀与接头间采用丝扣连接，防堵锥网与单向阀采用过盈配合连接，内管下部连接卡簧座，卡簧座内设有爪簧；超前侧喷钻头的钢体采用变径钢体，在钢体变径处均匀分布由内向外的斜水口，在斜水口的四周填充有保径材料，在变径钢体的尾部设有钻头胎体，且超前侧喷钻头均匀分布有水口和水槽。

本发明能满足在极破碎、软弱地层中施工提高取心率的需要，在不需增加钻探设备和实施绳索取心钻进工艺的前提下，实现采取率达到95％以上的目标。

本发明具有如下特点：

1、在极破碎、软弱地层的岩心钻探中，可以有效地提高取心率。

2、防堵锥网保证了内管良好的机动性，延长绳索取心钻具寿命。

3、超前侧喷钻头的设计，显著降低了冲洗液对岩(矿)心的冲刷，这不仅可以用于极破碎、软弱地层中，还可以用于脆、漏、塌、水敏等复杂地层中。

4、克服了爪簧容易磨损的问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为无泵循环取心钻具内管总成的结构示意图。

图3为超前侧喷钻头的结构示意图。

图中：绳索取心钻具1、接手2、无泵循环取心钻具3、外管总成4、超前侧喷钻头5，接头6、单向阀7、防堵锥网8、内管9、爪簧10、卡簧座11、变径钢体12、斜水口13、水口14。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。

如图1、2、3所示，本发明包括绳索取心钻具1、接手2、无泵循环取心钻具3、卡簧座11、超前侧喷钻头5，其中，无泵循环取心钻具3由接头6、单向阀7、防堵锥网8和内管9组成，防堵锥网8为密布互不连通的轴向通路，单向阀7与接头6间采用丝扣连接，防堵锥网8与单向阀7采用过盈配合连接，内管9下部连接卡簧座11，卡簧座内设有爪簧10；

超前侧喷钻头5的钢体采用变径钢体12，在钢体变径处均匀分布由内向外的斜水口13，在斜水口13的四周填充有保径材料，在变径钢体12的尾部设有钻头胎体，且超前侧喷钻头5均匀分布有水口14和水槽，水口和水槽的数量根据钻具的尺寸进行设定。

通过结构改变，实现了：

1、超前侧喷钻头改变了冲洗液的流向，冲洗液从钻头侧面喷出，保证了进入钻头的岩(矿)心不被冲蚀；钻头超前部分罩住尚未进入钻头的岩(矿)心，同时减弱了冲洗液的流速，有效地保护了钻头前部的岩(矿)石。

2、减短了内管长度，又用无泵接手隔离了上部的水，大大减小了岩(矿)心上部的水压，能有效提高采心率。无泵接手使其下部内管处于密封状态，当岩(矿)心下滑时上部即形成负压对岩(矿)产生吸力，阻止其下滑。

3、在破碎、软弱地层中钻进取心，卡簧实际上已失去了作用。爪簧在岩心上行时张开，下行时收拢，保证岩心只能进，不能出。