阅读说明：本技术 一种取心率高的取心钻具及其工作方法 (Coring drilling tool with high coring rate and working method thereof ) 是由 江玉文 谢勇 谢正森 江春华 赵云刚 李涵 于 2019-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种取心率高的取心钻具,包括长轴,所述长轴靠近上流道一端设置有轴肩,所述轴肩上设置有轴承组,所述长轴下端外侧依次设置有背帽、制动环以及用于连接长轴和取心筒的内管接头,所述长轴与取心筒之间设置有堵丝,所述堵丝靠近长轴一端设置有钢球,所述长轴两端分别设置有与长轴轴线同轴的上流道和下流道,所述上流道和下流道不连通,所述下流道靠近上流道一端设置有轴线与上流道的轴线存在一定夹角的下溢出通道,所述上流道靠近下流道一端设置有上溢出通道,本发明能够减少岩心进入取心筒的阻力,使岩心悬浮在液体中,岩心之间不发生自磨,有效提高岩心采取率。(The invention provides a core drill with high core rate, which comprises a long shaft, wherein a shaft shoulder is arranged at one end of the long shaft close to an upper flow passage, a bearing group is arranged on the shaft shoulder, a back cap, a brake ring and an inner pipe joint for connecting the long shaft and a core barrel are sequentially arranged at the outer side of the lower end of the long shaft, a blocking wire is arranged between the long shaft and the core barrel, a steel ball is arranged at one end of the blocking wire close to the long shaft, an upper flow passage and a lower flow passage which are coaxial with the axis of the long shaft are respectively arranged at the two ends of the long shaft, the upper flow passage and the lower flow passage are not communicated, a lower overflow passage with a certain included angle between the axis of the upper flow passage and the axis of the lower flow passage is arranged at one end of the upper flow passage close to the lower flow passage, the resistance of a core entering the core barrel can be reduced, effectively improving the core sampling rate.)

一种取心率高的取心钻具及其工作方法

技术领域

本发明涉及石油天然气开采行业的钻井工程技术领域，具体而言，涉及一种取心率高的取心钻具。

背景技术

随着我国对油气资源的需求不断增加以及油气产业的快速发展，浅部地层的油气资源不断减少，当前油气钻采不断向深部地层发展，深井超深井的数量也在不断增加。在油气田勘探开发过程中，通常需要首先了解勘探区域的地层地质特性，从而掌握第一手资料。通过在地层中钻取岩心并分析岩心的物理力学特性，可预测相关地层和油气层的性质，为制定合理的开发方案、准确计算油田储量、制定增产措施提供可靠依据。由于油气勘探作业范围广且数量大，因此取心作业也具有较大的需求，在取心工具内部有一重要零件即长轴，长轴上端与钻杆连接传输动力给取心筒，内部中空用于取心时将内筒中的岩屑和液体排出，不取心时，由于钢球的作用，进入长轴的流体无法由长轴的中心通过进入取心筒，流体由长轴的径向流道进入取心筒与外筒间的环空并流向井底；取心时，进入长轴的流体仍然由其径向流道进入取心筒与外筒间的环空并流向井底，由取心钻头钻取的岩心取心筒，取心筒内的流体在岩心的作用下将钢球顶开并由取心筒逐渐外排，使得由流体占据的取心筒内部的空间逐渐被岩心替代，从而完成取心过程；但是目前由于长轴采用直接与钻杆连通，钢球的位置存在较大的压力，取心时需要较大的压力才能将钢球顶开从而将取心筒内的液体和岩屑排出，岩心进入取心筒的阻力较大，导致取心筒内容易发生堵塞，取心率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种取心率高的取心钻具。

本发明的实施例是这样实现的：一种取心率高的取心钻具，包括长轴，所述长轴靠近上流道一端设置有轴肩，所述轴肩上设置有轴承组，所述长轴下端外侧依次设置有背帽、制动环以及用于连接长轴和取心筒的内管接头，所述长轴与取心筒之间设置有堵丝，所述堵丝靠近长轴一端设置有钢球，所述长轴两端分别设置有与长轴轴线同轴的上流道和下流道，所述上流道和下流道不连通，所述下流道靠近上流道一端设置有轴线与上流道的轴线存在一定夹角的下溢出通道，所述上流道靠近下流道一端设置有上溢出通道。

进一步的，所述所述上溢出通道与下溢出通道的数量相同，且所述上溢出通道的轴线与下溢出通道的轴线在同一平面上。

进一步的，所述下溢出通道的轴线与轴体的轴线不垂直。

进一步的，所述下溢出通道的轴线与轴体的轴线之间的夹角为60°。

进一步的，所述上溢出通道的轴线与下溢出通道的轴线垂直。

进一步的，用于和钻杆连接的外管接头、与外管接头连接的用于安装轴承的轴承外壳以及设置在轴承外壳内部用于固定轴承的压帽，所述长轴的下流道经过堵丝与取心筒内部连通，所述取心筒外部设置有外筒，所述外筒下端连接有扶正器，所述取心筒下端通过内管短接依次连接有上卡簧座和下卡簧座，所述扶正器下端设置有钻头。

进一步的，所述轴承组包含两个分别设置在轴肩上下两侧的深沟球轴承。

进一步的，所述扶正器内部设置有内扶正环。

所述的取心率高的取心钻具的工作方法：不取心时由于上流道和下流道不连通，经过钻杆进入取心工具的液体经过上流道和上溢出通道进入取心筒与外筒间的环空并流向井底，同时经过下溢出通道进入下流道并充满下流道，因此经过钻杆液体并不会直接与钢球接触，降低钢球上方液体的压力；取心时，进入长轴的流体仍然通过上流道和上溢出通道进入取心筒与外筒间的环空并流向井底，由取心钻头钻取的岩心进入取心筒，压迫取心筒内的液体向上将钢球顶开并经过长轴的下流道和下溢出通道向外排，使得由液体占据的取心筒内部空间逐渐被岩心替代，同时经过上流道和上溢出通道流出的液体压力较大流速较快，对下溢出通道处的液体产生吸附作用。

本发明的有益效果：

(1)由于长轴内上流道和下流道互相不连通，因此钢球承受的压力较小，取心筒内液体顶开钢球的压力较小，降低岩心进入取心筒的阻力，同时经过上流道和上溢出通道流出的液体压力较大流速较快，对下溢出通道处的液体产生吸附作用，加速了下流道内的液体流出，在下流道内产生负压，进一步的减少岩心进入取心筒的阻力，使岩心悬浮在液体中，岩心之间不发生自磨，有效提高岩心采取率。

(2)同时轴承组采用两个轴承，上部轴承为主要单动轴承，在钻进过程中承受岩心向上的阻力，起到单动作用；下部轴承为辅助轴承，在钻具收拉状态下，如钻进过程中割心后，重新树心的过程中，起到单动作用。

(3)在扶正器内部加设扶正环，进一步提高了扶正的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明取心工具用的长轴的主视图；

图2为长轴与取心工具配合结构示意图。

附图标记：1-长轴，110-轴体，120-下流道，121-下溢出通道，130-上流道，131-上溢出通道，140-轴肩，2-深沟球轴承，3-外管接头，4-轴承外壳，5-压帽，6-背帽，7-制动环，8-堵丝，9-内管接头，10-外筒，11-取心筒，12-内扶正环，13-上卡簧座，14-下卡簧座，15-钻头，16-内管短接，17-扶正器，18-钢球。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

一种取心率高的取心钻具，包括长轴1，所述长轴1两端分别设置有与长轴1轴线同轴的上流道130和下流道120，所述上流道130和下流道120不连通，所述下流道120靠近上流道130一端设置有轴线与上流道130的轴线存在一定夹角的下溢出通道121，所述上流道130靠近下流道120一端设置有上溢出通道131，还包括用于和钻杆连接的外管接头3、与外管接头3连接的用于安装轴承的轴承外壳4以及设置在轴承外壳4内部用于固定轴承的压帽5，所述长轴1靠近上流道130一端设置有轴肩140，所述轴肩140上设置有轴承组，所述长轴1下端外侧依次设置有背帽6、制动环7以及用于连接长轴1和取心筒11的内管接头9，所述长轴1与取心筒11之间设置有堵丝8，所述堵丝8靠近长轴1一端设置有钢球18，所述长轴1的下流道120经过堵丝8与取心筒11内部连通，所述取心筒11外部设置有外筒10，所述外筒10下端连接有扶正器17，所述取心筒11下端通过内管短接16依次连接有上卡簧座13和下卡簧座14，所述扶正器17下端设置有钻头15，所述所述上溢出通道131与下溢出通道121的数量相同，且所述上溢出通道131的轴线与下溢出通道121的轴线在同一平面上，所述下溢出通道121的轴线与轴体110的轴线不垂直，所述下溢出通道121的轴线与轴体110的轴线之间的夹角为60°，所述上溢出通道131的轴线与下溢出通道121的轴线垂直，所述轴承组包含两个分别设置在轴肩140上下两侧的深沟球轴承2，所述扶正器17内部设置有内扶正环12。

所述的取心率高的取心钻具的工作方法：所述的取心率高的取心钻具的工作方法：不取心时由于上流道130和下流道120不连通，经过钻杆进入取心工具的液体经过上流道130和上溢出通道131进入取心筒11与外筒10间的环空并流向井底，同时经过下溢出通道121进入下流道120并充满下流道120，因此经过钻杆液体并不会直接与钢球18接触，降低钢球18上方液体的压力；取心时，进入长轴1的流体仍然通过上流道130和上溢出通道131进入取心筒11与外筒10间的环空并流向井底，由取心钻头15钻取的岩心进入取心筒11，压迫取心筒11内的液体向上将钢球18顶开并经过长轴1的下流道120和下溢出通道121向外排，使得由液体占据的取心筒11内部空间逐渐被岩心替代，同时经过上流道130和上溢出通道131流出的液体压力较大流速较快，对下溢出通道121处的液体产生吸附作用，在取得所需长度的岩心后，便可将所述取心钻具提出井口，然后依次将钻头15、扶正器17和卡簧座拆卸并取出岩心。

由于长轴1内上流道130和下流道120互相不连通，因此钢球18承受的压力较小，取心筒11内液体顶开钢球18的压力较小，降低岩心进入取心筒11的阻力，同时经过上流道130和上溢出通道131流出的液体压力较大流速较快，对下溢出通道121处的液体产生吸附作用，加速了下流道120内的液体流出，在下流道120内产生负压，进一步的减少岩心进入取心筒11的阻力，使岩心悬浮在液体中，岩心之间不发生自磨，有效提高岩心采取率；同时轴承组采用两个轴承，上部轴承为主要单动轴承，在钻进过程中承受岩心向上的阻力，起到单动作用；下部轴承为辅助轴承，在钻具收拉状态下，如钻进过程中割心后，重新树心的过程中，起到单动作用；在扶正器17内部加设扶正环，进一步提高了扶正的效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。