[发明专利]一种磨削式防掉岩石取样装置及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油天然气行业取芯作业用的磨削式防掉岩石取样装置及使用方法，尤其涉及割芯操作中配合取芯工具进行岩芯割断截取作业。

背景技术

在石油天然气行业开发过程中，为了解油气藏储层的地质情况，需要对油气藏进行勘探作业，通常都要按照设计的井深，对地下不同层位的岩石进行取芯作业。岩芯是石油勘探、开发过程中取得的第一性资料，通过对岩芯的分析与研究才能制定合理的开发方案、准确计算油田储量、制定增产措施。

为了获得较好的岩芯取样，需要使用专门的取芯工具，取芯工具一般都包括取芯钻头、岩芯筒、岩芯爪、扶正器和悬挂装置等部件。岩芯爪是取芯工具中极为重要的部件，其作用是割取岩芯和承托已割取的岩心柱，常用的岩芯爪有卡箍式、卡板式、卡瓦式和卡簧式。取芯工具在钻取岩芯时，由于岩芯破碎、成柱性差等原因，收获率还有待进一步提高。而造成岩芯收获率低的一个重要原因在于各种形式的岩芯爪在割芯操作中，均采用夹紧岩芯外壁后拉断岩芯的方式，很容易让岩芯大面积破碎，甚至割取失败，导致取芯作业难以获得满意的效果。

基于上述技术背景，本发明特提供一种磨削式防掉岩石取样装置及使用方法，取代目前取芯工具使用过程中岩芯爪的功能，提高岩芯的割取成功率。

发明内容

本发明的目的是：为了解决取芯作业时岩芯割取率低的问题，特提供一种磨削式防掉岩石取样装置及使用方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种磨削式防掉岩石取样装置，该装置采用以下技术方案：一种磨削式防掉岩石取样装置，是由上接头、推力轴承a、轴承座、卡环、外筒、内筒、转子、推力轴承b、滑销、限位筒、弹簧a、卡爪、滑套、弹簧b和引导头构成；其结构特征是：外筒上端和取芯工具的外岩芯筒丝扣连接，外筒下端和取芯钻头丝扣连接，上接头上端和取芯工具的内岩芯筒丝扣连接；外筒中部周向均匀设置两个过流孔，外筒中部两个过流孔下方设置一个销子孔，外筒内腔下部设置一圈凸起台阶；上接头外圆下端设置一圈凸起台阶，轴承座外圆上端设置一圈凸起台阶；卡环是一个半环结构，卡环内侧设置有半环形凹槽，卡环外侧设置有五个过流槽；推力轴承a上端面和上接头下端面接触，推力轴承a下端面和轴承座上端面接触；两个卡环内侧的半环形凹槽卡住上接头外圆下端凸起台阶和轴承座外圆上端凸起台阶；内筒下部周向均匀设置三个斜孔；转子外圆上部设置有螺旋叶片，转子外圆中部设置一圈凸起台阶，转子下端轴向均匀设置三个凸台；限位筒外圆设置一圈滑槽，滑槽上设置有长行程槽和短行程槽；限位筒置入外筒内腔，滑销一端固定在外筒中部销子孔内，滑销另一端可在限位筒外圆的滑槽内滑动；转子套在内筒外圆上，转子和内筒整体置入外筒内腔；推力轴承b上端面和转子外圆中部凸起台阶接触，推力轴承b下端面和限位筒上端面接触；弹簧a安装在外筒内腔下部凸起台阶上，限位筒下端面压缩弹簧a；卡爪内侧设置有切削齿，卡爪外侧设置有台阶面，卡爪上端面设置一沉槽，卡爪两端设置有斜面；三个卡爪依次分别安装在内筒下部三个斜孔内，卡爪可在内筒下部斜孔内滑动；滑套套在内筒下部外圆上，滑套上端面和卡爪外侧台阶面接触，弹簧b安装在滑套下端面上；轴承座下端和内筒上端丝扣连接，引导头和内筒下端丝扣连接。

本发明提供一种磨削式防掉岩石取样装置及使用方法，用于和取芯工具配合，进行岩石取样，可有效进行岩芯截割和提取。其特征在于包括以下步骤：

完成本装置与取芯工具的对接，外筒上端和取芯工具的外岩芯筒丝扣连接，外筒下端和取芯钻头丝扣连接，上接头上端和取芯工具的内岩芯筒丝扣连接。

入井取芯钻进，此时滑销位于限位筒外圆滑槽的短行程槽内，转子下端凸台位于卡爪上方，转子空转。

进行割芯操作时，钻井液泄压一次，再起压，滑销切换到限位筒外圆滑槽的长行程槽内，转子下端凸台插入卡爪上端面沉槽，转子一边驱动三个卡爪和内筒周向旋转，转子一边轴向推动三个卡爪轴向下移，卡爪在内筒下部三个斜孔的作用下径向收拢，此时卡爪12对岩芯进行磨削割取。

岩芯磨削一定深度后，上提钻柱，岩芯在磨削位置处为“细脖子”，直接被拉断在内筒内腔，三个卡爪在岩芯重力作用下始终处于收拢状态，可有效防止岩芯掉落，上提钻柱即可完成取芯作业。

本发明的有益效果是：(1)本发明可以对岩芯进行磨削割断后取出，有效避免岩芯破碎，特别适用于极硬岩芯的截取；(2)岩芯截断后，卡爪收缩兜住岩芯，有效防止岩芯掉落(3)本装置可以与现有取芯工具配合，使用方便，适应性强；(4)本装置利用钻井液控制，操作简单；(5)本装置是纯机械结构，可适应钻井的恶劣工况，故障率低，安全可靠。

附图说明