[发明专利]一种绳索打捞式液力强制取心钻具

权利要求书

1.一种绳索打捞式液力强制取心钻具，它包括外管总成和内管总成；所述外管总成设有弹卡挡头（1）、弹卡室（2）、外管（3）、扩孔器（4）、扶正环（5）和取心钻头（6），所述弹卡挡头（1）、弹卡室（2）、外管（3）、扩孔器（4）、扶正环（5）和取心钻头（6）由上至下依次装配，形成上下贯通的空腔；所述内管总成置于外管总成空腔中，并通过密封式悬挂环（15）和座环（16）配合实现内管总成轴向定位，内管总成由上至下依次设置捞矛头组件（7）、弹卡定位机构（8）、到位报信机构（9）、强制取心差动机构（10）、堵心报警机构（11）、单动机构（12）、内管（13）和拢心爪组件（14），通过弹卡定位机构（8）实现内管总成的径向定位，其特征是，所述强制取心差动机构（10）设置投球组件和差动组件，强制取心差动机构（10）以内管投钢球方式实现下部钻具钻井液过流通道的封堵，再通过液力加压使下部钻具产生差动位移、拢心爪组件（14）受力向内收拢完成强制取心过程；

所述投球组件包括投球活塞（10-1）、投球活塞限位套（10-2）、投球弹簧（10-3）、钢球室（10-4）和钢球（10-5）；所述投球活塞（10-1）为中空圆柱体，其上端设有承压盘，下端穿过钢球室（10-4），在投球活塞（10-1）的底部设有向内的楔形凸台，正常钻进过程中，通过楔形凸台与钢球室（10-4）内壁配合承托钢球（10-5）于钢球室（10-4）中，在承压盘与钢球室（10-4）之间以预压缩方式装配投球弹簧（10-3），并在投球弹簧（10-3）的外面套装投球活塞限位套（10-2）；

所述差动组件包括压力活塞外套（10-7）、压力活塞（10-6）、上定位销（10-8）、压力活塞限位套（10-9）、压力活塞导向套（10-10）、泄压套（10-11）、悬挂接头（10-12）、悬挂垫片（10-13）、剪切滑套（10-14）、下定位销（10-15）、导向套（10-16）和变径接头（10-17）；所述压力活塞（10-6）置于压力活塞外套（10-7）内部，位于投球活塞（10-1）的下方，压力活塞（10-6）为中空圆柱体，其内腔为上下两段式阶梯孔结构，内腔上段孔径大于内腔下段孔径，在内腔上段的侧壁上设置排液孔，在压力活塞（10-6）上部的外面套装压力活塞限位套（10-9），压力活塞（10-6）通过上定位销（10-8）与压力活塞限位套（10-9）连接，在压力活塞（10-6）下部配装悬挂接头（10-12）、悬挂垫片（10-13）、剪切滑套（10-14）、导向套（10-16）和变径接头（10-17），压力活塞（10-6）通过下定位销（10-15）与剪切滑套（10-14）连接；所述泄压套（10-11）连接在压力活塞外套（10-7）和导向套（10-16）之间，在泄压套（10-11）侧壁上设有连通内管总成和外管总成之间过流通道的泄压孔，在松散、破碎、胶结性差、软弱、易冲蚀等复杂地层钻进取心时，钢球（10-5）下落至压力活塞（10-6）内腔阶梯孔变径部位将钻井液过流通道封堵憋压，在钻井液压力作用下压力活塞（10-6）向下移动，上定位销（10-8）被剪切，压力活塞（10-6）推动下部钻具产生差动位移；

所述弹卡定位机构（8）采用多节铰链弹卡结构，在弹卡定位机构中设置回收管（8-1）、弹卡架（8-3）、回拉板（8-5）、弹卡钳（8-6）、弹卡座（8-7）、中铰链（8-8）和下铰链（8-9）；所述回收管（8-1）上、下两端分别与捞矛头组件（7）、到位报信机构（9）装配，在回收管（8-1）内配装弹卡架（8-3），并在回收管（8-1）上部和下部固定安装销轴；所述弹卡架（8-3）设有与销轴配合的长孔及与弹卡钳配合的长槽；所述弹卡钳（8-6）包括铰接在一起的左右两个钳体，其铰接轴与弹卡座（8-7）装配，左右两个钳体穿过弹卡架（8-3）上长槽卡装在外管总成的弹卡室（2）内壁上，在两个钳体上端均铰接装配回拉板（8-5），两个回拉板（8-5）还与固定在回收管（8-1）上部的销轴铰接装配在一起；所述弹卡座（8-7）与中铰链（8-8）铰接装配；所述中铰链（8-8）与下铰链（8-9）铰接装配；所述下铰链（8-9）下端与弹卡架（8-3）铰接装配，并在下铰链（8-9）上设置与安装在回收管（8-1）下部销轴配合的锁止避让槽；

在所述弹卡定位机构（8）中还设有复位弹簧（8-4）和弹簧压板（8-2），并在弹卡架（8-3）上设置环状凸台；所述弹簧压板（8-2）固定在弹卡架（8-3）上端；所述复位弹簧（8-4）套装在弹卡架（8-3）外面，位于在弹簧压板（8-2）和弹卡架（8-3）的环状凸台之间，以预压缩方式装配，通过复位弹簧（8-4）限定弹卡架（8-3）与回收管（8-1）上部销轴、下部销轴的相对位置；

所述堵心报警机构（11）设有分水套（11-1）、排水接头（11-2）、堵心报警垫片（11-3）、外悬挂接头（11-5）、内悬挂接头（11-6）、调节接头（11-7）、心轴（11-8）和螺母（11-9）；所述排水接头（11-2）与强制取心差动机构（10）中变径接头（10-17）螺纹连接，所述分水套（11-1）上端为盘状结构，分水套（11-1）通过盘状结构与排水接头（11-2）装配，在分水套（11-1）内腔中套装内悬挂接头（11-6），在分水套（11-1）的下面设置外悬挂接头（11-5），所述外悬挂接头（11-5）与内悬挂接头（11-6）配装，在分水套（11-1）、外悬挂接头（11-5）和排水接头（11-2）之间形成环状钻井液过流通道，并在分水套（11-1）和排水接头（11-2）侧壁上设有上下错开布置的排液孔，所述心轴（11-8）通过外螺纹与调节接头（11-7）内螺纹装配，在心轴（11-8）外面套装螺母（11-9），其特征是，所述堵心报警垫片（11-3）安装在分水套（11-1）和外悬挂接头（11-5）之间，在岩心充满内管后，通过心轴（11-8）、调节接头（11-7）和外悬挂接头（11-5）将岩心压力传递至堵心报警垫片（11-3），使堵心报警垫片（11-3）径向膨胀，将在分水套（11-1）、外悬挂接头（11-5）和排水接头（11-2）之间形成的环状钻井液过流通道封堵，通过钻井液压力升高提示报警；

所述到位报信机构（9）设有报信阀定位套（9-1）、连接套（9-2）、阻尼环（9-3）和报信阀体（9-4）；所述报信阀定位套（9-1）安装在弹卡定位机构（8）的回收管（8-1）下端；所述报信阀体（9-4）安装在报信阀定位套（9-1）上；所述连接套（9-2）与弹卡定位机构（8）的弹卡架（8-3）下端通过螺纹连接方式装配，在连接套（9-2）内部设置阻尼环（9-3），所述阻尼环（9-3）内腔为变截面腔室，在内管总成投放过程中，内管钻具下落至设定位置后，打开钻井液泵循环，在钻井液压力的作用下，报信阀体（9-4）穿过阻尼环（9-3）的变截面腔室，使钻井液过流通道经历先封闭、再打开的一个过程，钻井液泵压力的变化为先升高再降低，以此提示操作人员内管钻具已经投放到位。

2.根据权利要求1所述的绳索打捞式液力强制取心钻具，其特征是，所述堵心报警机构（11）的堵心报警垫片（11-3）设置两组，两组堵心报警垫片（11-3）通过分隔垫片（11-4）隔离。