松散破碎地層用局部反循環(huán)取芯鉆具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及礦產(chǎn)資源勘查、油井鉆探等工程領(lǐng)域，具體涉及一種松散破碎等復雜地層用局部反循環(huán)取芯鉆具。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，世界各國礦產(chǎn)資源日漸枯竭，這就需要鉆井公司更經(jīng)濟、更有效地進行礦產(chǎn)資源開發(fā)。要了解地層中礦產(chǎn)資源的結(jié)構(gòu)，走向等情況，深部取芯鉆探是最有效的手段。作為鉆進作業(yè)中的重要工具一一鉆具，其工作性能直接影響到鉆進作業(yè)的質(zhì)量、成本和效率。
[0003]在鉆進作業(yè)中經(jīng)常遇到松散破碎等復雜地層，鉆遇這類復雜地層時其取芯非常困難，普通取芯鉆進方法難以高質(zhì)高效采取所需巖芯。目前解決松散破碎地層鉆進取芯的方法多采用全孔反循環(huán)或者射流式孔底局部反循環(huán)鉆具鉆進取芯。全孔反循環(huán)鉆具鉆進時其鉆井液回路雖然有利于巖芯進入巖芯管，但是鉆井液在外管與孔壁的環(huán)狀間隙內(nèi)從上向下運動時，全孔反循環(huán)的鉆井液會沖蝕孔壁，在松散破碎地層中巖芯采取率不高；射流式孔底局部反循環(huán)鉆具雖然具有普通反循環(huán)的優(yōu)點，也能夠克服普通反循環(huán)的缺陷，但是通過射流的方式造成孔底局部反循環(huán)需要大栗壓高射流速度才能形成，且造成負壓現(xiàn)象不明顯，在射流速度較低的情況下，反循環(huán)效果差，嚴重影響了巖芯采取率，造成巖芯采取率低。
[0004]當前，隨著對礦產(chǎn)資源勘查要求的不斷提高，勘查地層越來越復雜，勘查深度也不斷增加，取芯要求也不斷提高。在取芯鉆進中，不可避免的會遇到松散破碎復雜地層，從而造成巖芯采取率不高、巖芯采取質(zhì)量偏低等情況。因此高質(zhì)高效采取所需巖心，是礦產(chǎn)資源勘查的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的問題是，針對現(xiàn)有全孔反循環(huán)或者射流式孔底局部反循環(huán)鉆具鉆進取芯存在的上述不足，提供一種松散破碎等復雜地層用局部反循環(huán)取心鉆具，提高在松散破碎復雜地層中的巖芯采取率，實現(xiàn)高效高質(zhì)采取所需巖芯。
[0006]本發(fā)明解決上述問題采用的技術(shù)方案是:
[0007]松散破碎地層用局部反循環(huán)取芯鉆具，包括接頭、外管、負吸元件、過渡元件、巖心管接頭、過渡聯(lián)通元件、內(nèi)管(巖心管)、擴孔器、彈卡和鉆頭，所述負吸元件的上端與接頭下端、外管連接，負吸元件下端通過支撐環(huán)連接過渡元件，過渡元件通過巖芯管接頭與內(nèi)管(巖心管)連接，彈卡置于內(nèi)管中，內(nèi)管坐落在鉆頭內(nèi)壁臺階上，內(nèi)管(巖心管)通過擴孔器與鉆頭連接，過渡聯(lián)通元件貫穿支撐環(huán)、過渡元件、巖芯管接頭設(shè)置。
[0008]按上述方案，所述負吸元件由負吸元件支撐部分、一對嚙合的齒輪、葉輪、軸、軸承構(gòu)成，齒輪、葉輪均通過鍵與軸固定連接，軸安裝在深溝球軸承上；負吸元件支撐部分包括支架、支架齒輪側(cè)和支架葉輪側(cè)，支架分別與支架齒輪側(cè)和支架葉輪側(cè)形成兩個分開空間，齒輪安裝在支架與支架齒輪側(cè)形成的空間里，葉輪安裝在支架與支架葉輪側(cè)形成的空間里；負吸元件支撐部分的下端與支撐環(huán)連接，支撐環(huán)下端緊挨第一螺母，第一螺母和第一止推軸承與過渡元件的上端連接，過渡元件的下端通過第二止推軸承、第二螺母與巖芯管接頭連接，巖芯管接頭與內(nèi)管(巖心管)通過螺紋連接。
[0009]按上述方案，所述支架、支架齒輪側(cè)和支架葉輪側(cè)組合后形成一個圓柱形，安裝在接頭下端的空腔內(nèi)。
[0010]按上述方案，所述支架與接頭下端之間設(shè)置有支架蓋板。
[0011]本發(fā)明的工作原理:結(jié)合了齒輪栗和雙管單獨反循環(huán)工作原理，通過在普通孔底局部反循環(huán)鉆具中設(shè)計添加負吸元件，該負吸元件安裝在接頭下端的空間內(nèi)，負吸元件上端接接頭以及經(jīng)接頭上腰孔流出的鉆井液，下端接過渡元件、過渡聯(lián)通元件，經(jīng)巖芯管接頭連接內(nèi)管(巖芯管)；鉆井液從鉆桿流經(jīng)接頭腰孔，引導進入負吸元件的支架葉輪側(cè)，沖擊葉輪葉片使葉輪旋轉(zhuǎn)，葉輪通過軸帶動對面的一對嚙合齒輪轉(zhuǎn)動。這對嚙合齒輪的轉(zhuǎn)動，以齒輪栗的工作原理形成負吸效應(yīng)，從而造成孔底局部反循環(huán)。
[0012]本發(fā)明和其他相近的反循環(huán)鉆具相比具有以下有益效果:
[0013]1、造成負壓形成鉆井液局部反循環(huán)的方式不同:局部反循環(huán)鉆具大多數(shù)都是采用噴射式結(jié)構(gòu)，利用噴嘴、承噴器和分水接頭等，在內(nèi)管中造成抽吸負壓來形成鉆井液孔底局部反循環(huán)效果，本發(fā)明針對普通鉆具在松散破碎等復雜地層中無法取芯或取芯困難而設(shè)計，采用類似于齒輪栗的結(jié)構(gòu)來造成負壓形成鉆井液局部反循環(huán)效果，相對于全孔反循環(huán)而言，有利于避免鉆井液沖刷孔壁；相對于正循環(huán)而言，部分鉆井液在孔底的流向是沿著巖芯進入巖心管的方向流動，有利于巖芯進入巖心管，有利于巖芯采取率的提高，其效果比射流式好，更有利于采取巖芯；
[0014]2、負吸元件單獨設(shè)計:在鉆井液栗量栗壓一定的情況，可根據(jù)地層的松散破碎程度，通過調(diào)整嚙合齒輪齒全高、調(diào)整齒輪安裝間隙和調(diào)整葉輪葉片尺寸來調(diào)節(jié)負吸效果，負吸效應(yīng)強而均勻，能夠使巖芯懸浮于巖心管內(nèi)，可以避免巖芯在巖心管內(nèi)翻滾，能夠較好的保證巖芯的本來結(jié)構(gòu)，從而有利于針對不同程度的松散破碎地層，高效高質(zhì)量的采取巖芯；
[0015]3、本發(fā)明所設(shè)計的反循環(huán)鉆具除了具備反循環(huán)鉆具和孔底局部反循環(huán)鉆具的優(yōu)點外，還能夠克服孔底局部反循環(huán)鉆具需要大栗壓、高射流速度的缺點和造成負壓不明顯、巖芯采取率低的缺點，提高松散破碎等復雜地層巖芯采取率。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明松散破碎地層用局部反循環(huán)取芯鉆具的縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖中，1-接頭，2-支架蓋板，3-接頭下端，4-齒輪，5-深溝球軸承，6_軸，7_葉輪，
8-支架齒輪側(cè)，9-支架，10-支架葉輪側(cè)，11-鍵，12-支撐環(huán)，13-第一螺母，14-第一止推軸承，15-過渡聯(lián)通元件，16-過渡元件，17-第二止推軸承，18-第二螺母，19-巖芯管接頭，20-外管，21-內(nèi)管(巖芯管)，22-擴孔器，23-彈卡，24-鉆頭。
【具體實施方式】