[发明专利]岩芯钻取工具

说明书

本发明涉及岩芯钻取工具，包括取芯钻具、捕芯器和内芯管，取芯钻具包括外芯管和空心的钻头，钻头包括二级刀片，刀片处设有冷却液回路孔；捕芯器包括环形基体和多个卡爪，环形基体安装在内芯管上，卡爪均匀设置在环形基体上，卡爪上端向内收拢；内芯管下端伸向外芯管底部。本发明设计朝上并向内收拢的机械卡爪，卡爪下行时，卡爪易被岩芯撑开，从而使岩芯进入内芯筒内；卡爪上行时，卡爪难以被岩芯撑开，由于岩芯不能抵抗较大的拉力以及卡爪的夹紧作用，岩芯在卡爪处被拉断，断裂的岩芯将随卡爪继续上行从而保持在内筒中；在刀片部位设置冷却液回路孔，冷却液可以通过该通孔喷出来冷却刀片，加快刀片的冷却速度，减少刀具的磨损，延长刀片的寿命。

技术领域

本发明涉及岩芯钻取设备技术领域，尤其涉及岩芯钻取工具。

背景技术

在油田勘探过程中，岩芯是发现油气层和研究地层、生油层、储油层、盖层、构造等的重要资料，通过对岩芯的观察研究，可以直接地了解地下岩层的岩性、物性和含油、气、水产状特征。油田投入开发后，要通过岩芯进一步研究和认识油层沉积特征，储层的物性、孔隙结构、润湿性、相对渗透率、岩相特征，油层物理模拟和油层水淹规律；认识和掌握不同开发阶段、不同含水阶段油层水淹特征，搞清剩余油分布，为油田开发方案设计，层系、井网调整和加密井提供科学依据。

取岩芯是在钻井过程中使用特殊的取芯工具把地下岩石成块地取到地面上来，这种成块的岩石叫做岩芯，通过它可以测定岩石的各种性质，直观地研究地下构造和岩石沉积环境，了解其中的流体性质等。在矿产勘探和开发过程中，需要按地质设计的地层层位和深度，开展钻进工作，向井内下入取芯工具，钻取出的岩石样品。

取芯工具包括取芯钻具和捕芯器，取芯钻具切割进入地层后，用捕芯器将岩芯保持在内筒中，现有的捕芯器只能取软岩，难以取硬岩。此外，现有的取芯钻具的刀片冷却速度慢，刀具的磨损快，刀片的使用寿命短。

发明内容

本发明旨在提供岩芯钻取工具，捕芯器包括朝上向内收拢的卡爪，便于取硬岩。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

岩芯钻取工具，包括取芯钻具、捕芯器和内芯管，所述取芯钻具包括外芯管和空心的钻头，钻头与外芯管的下端连接；

所述捕芯器包括环形基体和多个卡爪，环形基体同轴安装在内芯管下端的内壁上，卡爪均匀设置在环形基体上，卡爪下端与环形基体连接，卡爪上端向内收拢；所述内芯管下端伸向外芯管底部，内芯管与外芯管间隙配合。

进一步的，所述钻头包括用于钻孔的第一级刀片和用于扩孔的第二级刀片。

进一步的，所述钻头包括内钻头和外钻头，所述内钻头安装在外钻头内，第一级刀片位于内钻头下端，第二级刀片位于外钻头外侧壁上。

优选地，所述第一级刀片在圆周方向等间隔设有三个，第二级刀片在圆周方向等间隔设有三个。

进一步的，钻头上第一级刀片和第二级刀片处均设有冷却液回路孔。

进一步的，所述外芯管和钻头外壁均设有螺旋槽，钻头上的螺旋槽与外芯管上的螺旋槽连续。

进一步的，卡爪包括一体制造的竖直臂和倾斜臂，所述竖直臂下端与环形基体连接，竖直臂上端与倾斜臂的下端连接，倾斜臂的上端为自由端，倾斜臂从下往上向内倾斜。

优选地，倾斜臂的倾斜角为60°。

其中，内芯管内壁有石墨烯涂层。内壁附加石墨烯涂层，可以减小岩芯在岩心筒内移动的摩擦系数，降低热量的传递散失，还可降低外部辐射对岩芯的影响，提高保真质量。

进一步的，钻头内壁设有密封圈，利用高弹性的环向密封圈，实现取芯过程中对岩芯的包裹，达到隔离保质效果，达到保湿、保质目标。