[发明专利]一种定向连续反循环取芯组合钻具及方法

说明书

本发明公开一种定向连续反循环取芯组合钻具及方法，包括依次连接的取芯钻头、取芯导向装置、埋线双壁钻杆、埋线双壁送水器、计算机。取芯导向装置包括中心管、外管、套筒、测斜元件和导向机构，计算机与埋线双壁送水器、埋线双壁钻杆及取芯导向装置埋设的导线连通，导线连接测斜元件，测斜元件连接导向机构。计算机发送控制指令，测斜元件测量并回传钻孔轨迹参数，导向机构上布设的推靠巴掌根据指令以不同推力推靠孔壁，实现定向钻进，同时取芯钻头钻取岩芯，岩芯在水力作用下沿着中心通道返出孔外，从而实现连续定向取芯钻进。本发明能有效实现沿设计取芯轨迹定向连续取芯的目的，可为地质勘探、矿产资源开发和评价等提供可靠的实物资料。

技术领域

本发明属于地质勘探领域，涉及钻探取芯钻具及方法，具体是涉及一种定向连续反循环取芯组合钻具及方法。

背景技术

在地质勘探和矿产资源开发过程中，为了了解地下岩层性质及其变化规律，特别是矿产资源的性质，需要取得反映地下岩层最客观、最实际的岩心资料。钻探取芯是地质勘探和矿产资源开发过程中取得完整资料、提供原始地层标本的唯一途径，也是观察地层岩性、物性和进行矿产资源评价的可靠资料。现有钻探取芯技术普遍采用常规钻进取芯，钻进取芯轨迹不可控，所获取岩心与设计取芯位置相差较大，导致后期岩心分析结果与实际情况有较大差异，易对工程实践和矿产资源开发造成误导。

由于现阶段定向钻进技术普遍采用孔底螺杆马达切削岩石钻进，故无法实现定向钻进过程中的取芯作业。现有的定向取芯是基于定向钻进技术的定点取芯，即先施工定向钻孔至设计取芯位置，然后提出所有钻具，再下入定点取芯钻具，实现一次取芯。该方法虽然取芯位置较精确，但每次取芯都需要重复提钻、下钻，程序复杂，工作量大，且每次所获取岩心量一般较少，对于长钻孔取芯难度较大，所采集的岩心只占钻进地层的一小部分，漏失了大量地层信息，只适用于对特定位置的少量取样，不能满足工程实践和矿产资源开发对岩心的需求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种定向连续反循环取芯组合钻具及方法，该装置及方法可实现沿设计取芯轨迹连续取芯的目的，可为地质勘探、矿产资源开发和评价等提供可靠的实物资料，具有广泛应用价值。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种取芯导向装置，包括中心管、通过第一固定环同轴套在中心管外的外管、套在外管外的套筒且套筒能相对外管自由转动以及设在套筒上的测斜元件和导向机构；

所述导向机构包括嵌在套筒内且依次导线连通的电池筒、控制模块和活塞，活塞径向伸出套筒外壁并连接有推靠巴掌；

所述测斜元件包括嵌在套筒内壁的测斜探管、设在套筒内壁的旋转变压器副边I和设在外管外壁的旋转变压器原边I；测斜探管一端连接电池筒，另一端通过导线连接所述旋转变压器副边I，旋转变压器原边I与旋转变压器副边I相对且不接触，旋转变压器原边I连接外管内埋设的导线I的一端且导线I的另一端连接外管端部的金属滑环I。

本发明还包括如下技术特征：

具体的，所述金属滑环I、导线I与外管接触部分均做绝缘处理。

具体的，所述推靠巴掌有多个，多个推靠巴掌沿套筒周向均布；每个推靠巴掌对应连接在两个所述活塞上。

具体的，所述第一固定环设在中心管和外管之间，且第一固定环上设有通孔，以使中心管和外管之间的环空能轴向导通。

具体的，所述外管外壁设有环形凹槽，套筒位于该环形凹槽内，环形凹槽的槽底和套筒之间设有多个轴承以使套筒能相对外管自由转动。

一种定向连续反循环取芯组合钻具，包括依次相连的取芯钻头、所述的取芯导向装置、埋线双壁钻杆以及埋线双壁送水器；

取芯钻头靠近推靠巴掌布设，埋线双壁钻杆靠近测斜元件布设。