Инструмент бокового отбора керна во время бурения

Изобретение относится к технике нефтегазового оборудования отбора керна, в частности к инструментам бокового отбора керна во время бурения, которые также подходят для отбора керна пробуренного пласта. Технический результат заключается в том, что бурильная компоновка не совершает рейс перед отбором керна для обеспечения бокового отбора керна во время бурения и отбора керна в пробуренном пласте, при этом возможно получение керна большого диаметра и достаточной длины с гарантией удовлетворительного качества. Инструмент бокового отбора керна во время бурения содержит комплект наружных цилиндров, подъемный механизм, механизм герметизации при бурении, силовой блок и механизм отбора керна. Комплект наружных цилиндров содержит стабилизирующий патрубок, ограничительный соединительный патрубок и поворотный соединительный патрубок, соединенные последовательно. Подъемный механизм содержит подъемный цилиндр, комплект подъемной головки и стальной канат, при этом стальной канат соединен с радиальным сквозным отверстием подъемного цилиндра, а подъемный цилиндр соединен с комплектом подъемной головки. Механизм герметизации при бурении содержит соединительную штангу, карданный шарнир, корпус муфты заглушки и уплотнительную заглушку, соединенные последовательно, при этом комплект подъемной головки соединен с соединительной штангой. Силовой блок содержит плоский упорный подшипник, винтовой статор, винтовой ротор, ограничительный поршень и первую пружину, при этом плоский упорный подшипник аксиально установлен на винтовой ротор, винтовой ротор работает совместно с винтовым статором, первый конец первой пружины установлен на ограничительный поршень, второй конец первой пружины работает совместно с ограничительным соединительным патрубком. Механизм отбора керна содержит керноприемный цилиндр, керноловку и керновое долото, при этом керноловка работает совместно с внутренней конической поверхностью кернового долота, керноприемный цилиндр соединен с керновым долотом. 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Область техники изобретения

Настоящее изобретение относится к технике нефтегазового оборудования отбора керна и конкретнее к инструменту бокового отбора керна во время бурения, которое также подходит для отбора керна пробуренного пласта.

Уровень техники

В обычных технологиях, например, по китайскому патенту CN 2144707, опубликован 27 октября 1993 г., раскрыт поднимаемый на канате инструмент непрерывного отбора керна, где устройство в виде конического цилиндра соединено с нижним концом внутреннего цилиндра компоновки внутреннего цилиндра. Вращающаяся компоновка, блокирующая компоновка, образующая самоблокирующую конструкцию с наружным цилиндром, и подъемное устройство соединены с внутренним цилиндром от низа к верху. Согласно настоящему изобретению бурильный блок спускают и поднимают только один раз для непрерывного отбора керна. Благодаря инструменту непрерывного отбора керна экономится время бурения и стоимость бурения, снижается интенсивность труда рабочих, повышается эффективность отбора керна, увеличивается глубина отбора керна и улучшается эффективность исследований. Вместе с тем, обычные технологии отбора керна, представленные указанным выше патентом, все еще имеют следующие недостатки: отбор керна невозможно проводить в пробуренных секциях скважины, и невозможно получить информацию по пласту в пробуренных секциях ствола скважины, где керн не отбирали.

Для указанной выше ситуации китайский патент CN2246710, опубликован 5 февраля 1997 г., раскрывает инструмент бокового отбора керна бурящего типа, который принадлежит к каротажным устройствам для нефтяных скважин. Инструмент бокового отбора керна бурящего типа содержит нижнюю часть и наземное оборудование. Нижняя часть содержит механический блок, электронный блок и кабельный соединительный патрубок. Наземное оборудование содержит пульт управления, силовое оборудование создания, распределительный щит и токосъемное кольцо. Инструмент отбора керна применяет конструкцию с двойным толкателем, которая плотно вдавливает инструмент в боковую стенку при отборе керна. На двигатель подается двухфазный ток питания, и не требуется фазосдвигающий конденсатор, что улучшает надежность системы. Выпуклый корпус съемно устанавливается на корпусе гидравлического двигателя, при этом гидравлический двигатель имеет лопастную внутреннюю конструкцию, и лопасти опираются на несущее кольцо для плотного прижатия к внутренней поверхности статора для соответствия рабочим требованиям.

Хотя с помощью обычных технологий бокового отбора керна, представленных описанными выше патентами, можно отбирать керн в пробуренной секции скважины, бурильный инструмент должен спускаться перед отбором керна, и обычные технологии бокового отбора керна не могут обеспечить бокового отбора керна во время бурения. В дополнение, методика отбора керна в мировой практике не устоялась. Поэтому, объемы такого отбора являются незначительными, качество бывает неудовлетворительным, что влияет на эффективность анализа керна.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для устранения указанных выше технических проблем задачей настоящего изобретения является создание инструмента бокового отбора керна во время бурения для бурения на нефть, при этом согласно настоящему изобретению бурильный блок не поднимают из скважины перед отбором керна для обеспечения бокового отбора керна во время бурения. Инструмент бокового отбора керна во время бурения также подходит для отбора керна в пробуренном пласте, при этом можно получать керн большого диаметра с гарантией удовлетворительного качества керна.

Соответственно, для решения указанной выше задачи настоящим изобретением создан инструмент бокового отбора керна во время бурения, содержащий:

комплект наружных цилиндров;

подъемный механизм;

механизм герметизации при бурении;

силовой блок; и

механизм отбора керна;

при этом комплект наружных цилиндров содержит стабилизирующий патрубок, ограничительный соединительный патрубок, и поворотный соединительный патрубок, соединенные последовательно;

при этом подъемный механизм содержит подъемный цилиндр, комплект подъемной головки, и стальной канат, при этом стальной канат соединен с радиальным сквозным отверстием подъемного цилиндра, подъемный цилиндр соединен с комплектом подъемной головки;

при этом механизм герметизации при бурении содержит соединительную штангу, карданный шарнир, корпус муфты заглушки и уплотнительную заглушку, при этом комплект подъемной головки подъемного механизма соединен с соединительной штангой; соединительная штанга, карданный шарнир, корпус муфты заглушки и уплотнительная заглушка соединены последовательно;

при этом силовой блок содержит плоский упорный подшипник, винтовой статор, винтовой ротор, ограничительный поршень и первую пружину, при этом плоский упорный подшипник аксиально установлен на винтовой ротор, винтовой ротор работает совместно с винтовым статором, первый конец первой пружины установлен на ограничительный поршень, второй конец первой пружины работает совместно с ограничительным соединительным патрубком; и

при этом механизм отбора керна содержит керноприемный цилиндр, керноловку и керновое долото, при этом керноловка работает совместно с внутренней конической поверхностью кернового долота, керноприемный цилиндр соединен с керновым долотом.

Предпочтительно, во время основного бурения внутренняя конструкция инструмента бокового отбора керна во время бурения является следующей: нижний конец комплекта подъемной головки соединен с соединительной штангой замковой резьбой, нижний конец соединительной штанги соединен с корпусом муфты заглушки замковой резьбой, нижний конец корпуса муфты заглушки соединен с уплотнительной заглушкой замковой резьбой; во время основного бурения внутреннюю конструкцию устанавливают внутри комплекта цилиндров, уплотнительная заглушка блокирует окно отбора керна поворотного соединительного патрубка.

Предпочтительно, во время отбора керна внутренняя конструкция инструмента бокового отбора керна во время бурения является следующей: нижний конец стального каната соединен с комплектом подъемной головки, нижний конец комплекта подъемной головки соединен с силовым блоком замковой резьбой, нижний конец силового блока соединен с карданным шарниром фланцевым болтом, нижний конец карданного шарнира соединен с механизмом отбора керна фланцевым болтом; во время отбора керна внутреннюю конструкцию устанавливают внутри комплекта цилиндров.

Предпочтительно, комплект наружных цилиндров заранее устанавливают между утяжеленной бурильной трубой и буровым долотом общего назначения; сверху вниз взаиморасположение соединений является следующим: нижний конец утяжеленной бурильной трубы соединен со стабилизирующим патрубком замковой резьбой, нижний конец стабилизирующего патрубка соединен с ограничительным соединительным патрубком замковой резьбой, нижний конец ограничительного соединительного патрубка соединен с поворотным соединительным патрубком замковой резьбой, нижний конец поворотного соединительного патрубка соединен с буровым долотом общего назначения замковой резьбой.

Предпочтительно, подъемный цилиндр содержит разделяющий цилиндр и крюк, крюк закладывается в разделяющий цилиндр с подпружиниванием.

Предпочтительно, комплект подъемной головки содержит подъемную головку для захвата, вторую пружину, пружинный держатель, держатель подъемной головки, первый упругий цилиндрический палец, второй упругий цилиндрический палец, верхний скользящий вкладыш, пружину, работающую на растяжение, два пружинных закрепляющих клещевых тормоза, подъемную трубу, третий упругий цилиндрический палец, цилиндрический палец, пружинный крепежный держатель, пружинную крепежную раму и четвертый упругий цилиндрический палец; взаиморасположение соединений комплекта подъемной головки является следующим: первое, вторая пружина установлена в пружинный держатель для закладывания в подъемную головку для захвата вместе с пружинным держателем, подъемная головка соединена с держателем подъемной головки через первый упругий цилиндрический палец, верхний скользящий вкладыш соединен с подъемным держателем головки через второй упругий цилиндрический палец; второе, пружинный крепежный держатель соединен с пружинной крепежной рамой через цилиндрический палец, два пружинных закрепляющих клещевых тормоза соединены с пружинной крепежной рамой через третий упругий цилиндрический палец, два пружинных закрепляющих клещевых тормоза соответственно соединены с двумя концами пружины, работающей на растяжение, подъемная труба соединена с пружинной крепежной рамой через четвертый упругий цилиндрический палец; и наконец, верхний конец подъемной трубы соединен с нижним концом верхнего скользящего вкладыша замковой резьбой, стальной канат удерживает разделяющий цилиндр.

Предпочтительно, взаиморасположение соединений подъемного механизма является следующим: нижний конец стального каната проходит через радиальное сквозное отверстие подъемного цилиндра и неподвижно закреплен, крюк на нижнем конце подъемного цилиндра открывается или закрывается для соединения с или отсоединения от подъемной головки для захвата на комплекте подъемной головки.

Предпочтительно, взаиморасположение соединений механизма герметизации при бурении является следующим: первое, пружинная крепежная рама на комплекте подъемной головки соединена с соединительной штангой замковой резьбой; второе, соединительная штанга соединена с карданным шарниром фланцевым болтом, карданный шарнир соединен с корпусом муфты заглушки фланцевым болтом; и наконец корпус муфты заглушки соединен с уплотнительной заглушкой замковой резьбой.

Предпочтительно, взаиморасположение соединений силового блока является следующим: первое, плоский упорный подшипник установлен на верхней платформе винтового ротора и толкается вперед для аксиальной установки, и винтовой ротор установлен в винтовой статор; второе, первый конец первой пружины приварен на ограничительном поршне; и наконец, второй конец первой пружины установлен на поверхности внутренней платформы ограничительного соединительного патрубка действием силы тяжести.

Предпочтительно, взаиморасположение соединений механизма отбора керна является следующим: керноловка работает совместно с внутренней конической поверхностью кернового долота, и при этом керноприемный цилиндр соединяется с керновым долотом замковой резьбой.

В сравнении с обычной техникой, преимущества настоящего изобретения являются следующими.

1) В сравнении с китайским патентом CN 2144707 инструмент бокового отбора керна во время бурения, содержащий комплект наружных цилиндров, подъемный механизм, механизм герметизации при бурении, силовой блок и механизм отбора керна обеспечивает отбор керна в пробуренной скважине и обеспечивает получение информации по пласту в секции пробуренной без отбора керна скважины в стволе скважины. В сравнении с обычной техникой, представленной китайским патентом CN2246710, бурильный блок не поднимают из скважины перед отбором керна, что обеспечивает боковой отбор керна во время бурения и надежное выполнение функции мгновенного отбора керна. В дополнение, инструмент бокового отбора керна во время бурения имеет лаконичное конструктивное решение, и удобно собирается и разбирается. В сравнении с обычным инструментом отбора керна, представленным китайским патентом CN2144707, инструмент бокового отбора керна во время бурения обеспечивает отбор керна пробуренной без отбора керна секции скважины. Отбор керна инструментом бокового отбора керна во время бурения лучше нацелен, уменьшает загрязнение, экономит время, улучшает производительность и обеспечивает получение керна большого диаметра и достаточной длины с гарантией удовлетворительного качества керна. Технологии бокового отбора керна во время бурения являются весьма важными для отбора керна в пластах с низкой отдачей и пробуренном пласте в стволе скважины и обеспечивают эффективный способ получения информации по параметрам пластов с низкой отдачей и пробуренного пласта в стволе скважины.

2) Согласно настоящему изобретению внутренние конструкции во время основного бурения и отбора керна создают предпочтительный вариант осуществления инструмента бокового отбора керна во время бурения и улучшают производительность работы.

3) Согласно настоящему изобретению специфические конструкции и соединения комплекта наружных цилиндров, подъемного механизма, механизм герметизации при бурении, силового блока и механизма отбора керна обеспечивают наилучший эффект от настоящего изобретения, обеспечивая боковой отбор керна во время бурения с керном большого диаметра и достаточной длины, гарантирующим удовлетворительное качество.

Данные и другие задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения становятся понятны из следующего подробного описания, прилагаемых чертежей и прилагаемой формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения показаны на следующих чертежах.

На Фиг. 1-1 показано сечение инструмента бокового отбора керна во время бурения во время отбора керна согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На Фиг. 1-2 показано сечение инструмента бокового отбора керна во время бурения во время основного бурения согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На Фиг. 2 показано сечение комплекта наружных цилиндров согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На Фиг. 3-1 показан эскиз внутренней конструкции инструмента отбора керна во время отбора керна согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На Фиг. 3-2 показан эскиз внутренней конструкции инструмента отбора керна во время основного бурения согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На Фиг. 4 показан эскиз подъемного механизма согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На Фиг. 5 показан эскиз механизма герметизации при бурении согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На Фиг. 6 показан эскиз силового блока согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На Фиг. 7 показан эскиз механизма отбора керна согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения

На Фиг. 8 показан эскиз подъемного цилиндра согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения.

На Фиг. 9 показан эскиз комплекта подъемной головки согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения.

Позиции ссылки элементов: 1 - стабилизирующий патрубок, 2 - подъемная головка для захвата, 3 - вторая пружина, 4 - пружинный держатель, 5 - держатель подъемной головки, 6 - первый упругий цилиндрический палец, 7 - второй упругий цилиндрический палец, 8 - верхний скользящий вкладыш, 9 - пружина, работающая на растяжение, 10 - пружинный закрепляющий клещевой тормоз, 11 - подъемная труба, 12 - третий упругий цилиндрический палец, 13 - цилиндрический палец, 14 - пружинный крепежный держатель, 15 - пружинная крепежная рама, 16 - четвертый упругий цилиндрический палец, 17 - плоский упорный подшипник, 18 - винтовой статор, 19 - винтовой ротор, 20 - ограничительный поршень, 21 - первая пружина, 22 - ограничительный соединительный патрубок, 23 - поворотный соединительный патрубок, 24 - карданный шарнир, 25 - керноприемный цилиндр, 26 - керноловка, 27 - керновое долото, 28 - соединительная штанга, 29 - корпус муфты заглушки, 30 - уплотнительная заглушка, 31 - разделяющий цилиндр, 32 - крюк, 33 - стальной канат, 34 - комплект наружных цилиндров, 35 - подъемный механизм, 36 - механизм герметизации при бурении, 37 - силовой блок, 38 - механизм отбора керна, 39 - подъемный цилиндр, 40 - комплект подъемной головки.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Предпочтительный вариант осуществления 1

Инструмент бокового отбора керна во время бурения содержит:

комплект 34 наружных цилиндров;

подъемный механизм 35;

механизм 36 герметизации при бурении;

силовой блок 37; и

механизм 38 отбора керна;

при этом комплект 34 наружных цилиндров содержит стабилизирующий патрубок 1, ограничительный соединительный патрубок 22 и поворотный соединительный патрубок 23, соединенные последовательно;

при этом подъемный механизм 35 содержит подъемный цилиндр 39, комплект 40 подъемной головки и стальной канат 33, при этом стальной канат 33 соединен с радиальным сквозным отверстием подъемного цилиндра 39, подъемный цилиндр 39 соединен с комплектом 40 подъемной головки;

при этом механизм 36 герметизации при бурении содержит соединительную штангу 28, карданный шарнир 24, корпус 29 муфты заглушки и уплотнительную заглушку 30, при этом комплект 40 подъемной головки соединен с соединительной штангой 28; соединительная штанга 28, карданный шарнир 24, корпус 29 муфты заглушки и уплотнительная заглушка 30 соединены последовательно;

при этом силовой блок 37 содержит плоский упорный подшипник 17, винтовой статор 18, винтовой ротор 19, ограничительный поршень 20 и первую пружину 21, при этом плоский упорный подшипник 17 аксиально установлен на винтовой ротор 19, винтовой ротор 19 работает совместно с винтовым статором 18, первый конец первой пружины 21 установлен на ограничительный поршень 20, второй конец первой пружины 21 работает совместно с ограничительным соединительным патрубком 22;

при этом механизм отбора керна 38 содержит керноприемный цилиндр 25, керноловку 26 и керновое долото 27, при этом керноловка 26 работает совместно с внутренней конической поверхностью кернового долота 27, керноприемный цилиндр 25 соединен с керновым долотом 27.

В предпочтительном варианте осуществления 1 комплект 34 наружных цилиндров, подъемный механизм 35, механизм 36 герметизации при бурении, силовой блок 37 и механизм 38 отбора керна относятся к обычной технике и серийно производятся и продаются. Внимание акцентировано на их взаимодействие при соединении.

Комплект 34 наружных цилиндров заранее устанавливают между утяжеленной бурильной трубой и буровым долотом общего назначения; сверху вниз взаиморасположение соединений является следующим: нижний конец утяжеленной бурильной трубы соединен со стабилизирующим патрубком 1 замковой резьбой, нижний конец стабилизирующего патрубка 1 соединен с ограничительным соединительным патрубком 22 замковой резьбой, нижний конец ограничительного соединительного патрубка 22 соединен с поворотным соединительным патрубком 23 замковой резьбой, нижний конец поворотного соединительного патрубка 23 соединен с буровым долотом общего назначения замковой резьбой.

Во время основного бурения внутренняя конструкция инструмента бокового отбора керна во время бурения является следующей: нижний конец комплекта 40 подъемной головки соединен с соединительной штангой 28 замковой резьбой, нижний конец соединительной штанги 28 соединен с корпусом 29 муфты заглушки замковой резьбой, нижний конец корпуса 29 муфты заглушки соединен с уплотнительной заглушкой 30 замковой резьбой; во время основного бурения, внутреннюю конструкцию устанавливают внутри комплекта цилиндров, причем уплотнительная заглушка 30 блокирует окно отбора керна поворотного соединительного патрубка 23.

Во время отбора керна внутренняя конструкция инструмента бокового отбора керна во время бурения является следующей: нижний конец стального каната 33 соединен с комплектом 40 подъемной головки, нижний конец комплекта 40 подъемной головки соединен с силовым блоком 37 замковой резьбой, нижний конец силового блока 37 соединен с карданным шарниром 24 фланцевым болтом, нижний конец карданного шарнира 24 соединен с механизмом 38 отбора керна фланцевым болтом; во время отбора керна внутреннюю конструкцию устанавливают внутри комплекта цилиндров.

Перед основным бурением комплект 40 подъемной головки и механизм 36 герметизации при бурении вставляют в комплект 34 наружных цилиндров с помощью подъемного цилиндра 39. Уплотнительная заглушка 30 блокирует окно отбора керна поворотного соединительного патрубка 23. Буровой раствор циркулирует через поворотный соединительный патрубок 23 для обеспечения нормального основного бурения. Для отбора керна основное бурение останавливают, также останавливают буровой насос; комплект 40 подъемной головки и механизм 36 герметизации при бурении поднимают из скважины с помощью стального каната 33 и подъемного цилиндра 39; затем внутреннюю конструкцию для отбора керна устанавливают в наружный цилиндр с помощью стального каната 33 и подъемного цилиндра 39; когда запускают буровой насос, благодаря ограничительному поршню 20, буровой раствор может проходить только через гидравлический винтовой двигатель, создавая крутящий момент для отбора керна, приводя во вращение гидравлический винтовой двигатель. В это время, поскольку комбинация силы давления и силы трения, приложенных к силовому механизму 37 буровым раствором, больше усилия пружины и архимедовой силы от бурового раствора на ограничительном поршне 20, механизм 38 отбора керна выдавливается вниз буровым раствором. Керновое долото 27 выходит через окно отбора керна для вращательного бурения с отбором керна. После отбора керна опускают подъемный механизм 35 и поднимают полученный керн. Для основного бурения после подъема из скважины керноотборного механизма 38 комплект 40 подъемной головки и механизм 36 герметизации при бурении подают вниз с помощью подъемного цилиндра 39, и уплотнительная заглушка 30 блокирует окно отбора керна поворотного соединительного патрубка 23 для основного бурения.

Предпочтительный вариант осуществления 2

Как самый лучший вариант осуществления настоящего изобретения, показанный на Фиг. 1 - Фиг. 9, предпочтительный вариант осуществления 2 основан на предпочтительном варианте осуществления 1, где подъемный цилиндр 39 содержит разделяющий цилиндр 31 и крюк 32, крюк 32 закладывается в разделяющий цилиндр 31 с подпружиниванием. Комплект 40 подъемной головки содержит подъемную головку 2 для захвата, вторую пружину 3, пружинный держатель 4, подъемный держатель 5 головки, первый упругий цилиндрический палец 6, второй упругий цилиндрический палец 7, верхний скользящий вкладыш 8, пружину 9 работающую на растяжение, два пружинных закрепляющих клещевых тормоза 10, подъемную трубу 11, третий упругий цилиндрический палец 12, цилиндрический палец 13, пружинный крепежный держатель 14, пружинную крепежную раму 15 и четвертый упругий цилиндрический палец 16; взаиморасположение соединений комплекта 40 подъемной головки является следующим: первое, вторая пружина 3 установлена в пружинном держателе 4 для закладывания в подъемную головку для захвата вместе с пружинным держателем 4, причем подъемная головка 2 для захвата соединена с держателем 5 подъемной головки через первый упругий цилиндрический палец 6, верхний скользящий вкладыш 8 соединен с держателем 5 подъемной головки через второй упругий цилиндрический палец 7; второе, пружинный крепежный держатель 14 соединен с пружинной крепежной рамой 15 через цилиндрический палец 13, причем два пружинных закрепляющих клещевых тормоза 10 соединены с пружинной крепежной рамой 15 через третий упругий цилиндрический палец 12, два пружинных закрепляющих клещевых тормоза 10 соответственно соединены с двумя концами пружины 9, работающей на растяжение, подъемная труба 11 соединена с пружинной крепежной рамой 15 через четвертый упругий цилиндрический палец 16, и верхний конец подъемной трубы 11 соединен с нижним концом верхнего скользящего вкладыша 8 замковой резьбой, стальной канат 33 удерживает разделяющий цилиндр 31. Взаиморасположение соединений подъемного механизма 35 является следующим: нижний конец стального каната 33 проходит через радиальное сквозное отверстие подъемного цилиндра 39 и неподвижно закреплен, крюк 32 на нижнем конце подъемного цилиндра 39 открывается или закрывается для соединения с или отсоединения от подъемной головки 2 для захвата на комплекте 40 подъемной головки. Взаиморасположение соединений механизма 36 герметизации при бурении является следующим: первое, пружинная крепежная рама 15 на комплекте 40 подъемной головки соединена с соединительной штангой 28 замковой резьбой; второе, соединительная штанга 28 соединена с карданным шарниром 24 фланцевым болтом, карданный шарнир 24 соединен с корпусом 29 муфты заглушки фланцевым болтом, и корпус 29 муфты заглушки соединен с уплотнительной заглушкой 30 замковой резьбой. Взаиморасположение соединений силового блока 37 является следующим: первое, плоский упорный подшипник 17 установлен на верхней платформе винтового ротора 19 и выталкивается вперед для аксиальной установки, и винтовой ротор 19 установлен в винтовом статоре 18; второе, первый конец первой пружины 21 приварен на ограничительном поршне 20, второй конец первой пружины 21 установлен на поверхности внутренней платформы ограничительного соединительного патрубка 22 действием силы тяжести. Взаиморасположение соединений механизма отбора керна является следующим: керноловка 26 работает совместно с внутренней конической поверхностью кернового долота 27, керноприемный цилиндр 25 соединен с керновым долотом 27 замковой резьбой.

Как указано, в предпочтительном варианте осуществления 2, комплект 34 наружных цилиндров, подъемный механизм 35, механизм 36 герметизации при бурении, силовой блок 37 и механизм 38 отбора керна, все, имеют специфическое взаиморасположение соединений, которое образует лучший вариант осуществления настоящего изобретения и обеспечивает наилучшую эффективность: обеспечивается боковой отбор керна во время бурения, при этом получают керн большого диаметра и достаточной длины с гарантией удовлетворительного качества.

Работает инструмент бокового отбора керна во время бурения следующим образом. Комплект 34 наружных цилиндров заранее устанавливают между утяжеленной бурильной трубой и буровым долотом общего назначения. Для основного бурения комплект 40 подъемной головки и механизм 36 герметизации при бурении вставляют в комплект 34 наружных цилиндров с помощью стального каната 33 и подъемного цилиндра 39. Уплотнительная заглушка 30 блокирует окно отбора керна поворотного соединительного патрубка 23. Буровой раствор циркулирует через поворотный соединительный патрубок 23 для обеспечения нормального основного бурения. Для отбора керна основное бурение останавливают, также останавливают буровой насос. Механизм 36 герметизации при бурении поднимают из скважины с помощью стального каната 33 и подъемного механизма 35. Затем внутреннюю конструкцию для отбора керна устанавливают в наружном цилиндре 34 с помощью стального каната 33 и подъемного цилиндра 39. Затем запускают буровой насос, и гидравлический винтовой двигатель генерирует мощность на роторе для бурения. При этом механизм 38 отбора керна выдавливается вниз буровым раствором. Керновое долото 27 выходит через окно отбора керна для вращательного бурения с отбором керна. Наконец, полученный керн поднимают из скважины с помощью подъемного механизма 35 для завершения отбора керна.

Предпочтительный вариант осуществления 3

Предпочтительный вариант осуществления 3 является подробно описанным примером настоящего изобретения.

На Фиг. 1 - Фиг. 9 дополнительно показaно настоящее изобретение.

Настоящим изобретением создан инструмент бокового отбора керна во время бурения, содержащий:

комплект 34 наружных цилиндров;

подъемный механизм 35;

механизм 36 герметизации при бурении;

силовой блок 37; и

механизм 38 отбора керна.

Комплект 34 наружных цилиндров заранее устанавливают между утяжеленной бурильной трубой и буровым долотом общего назначения; сверху вниз взаиморасположение соединений является следующим: нижний конец утяжеленной бурильной трубы соединен со стабилизирующим патрубком 1 замковой резьбой, нижний конец стабилизирующего патрубка 1 соединен с ограничительным соединительным патрубком 22 замковой резьбой, нижний конец ограничительного соединительного патрубка 22 соединен с поворотным соединительным патрубком 23 замковой резьбой, нижний конец поворотного соединительного патрубка 23 соединен с буровым долотом общего назначения замковой резьбой.

Во время основного бурения внутренняя конструкция инструмента бокового отбора керна во время бурения является следующей: нижний конец комплекта 40 подъемной головки соединен с соединительной штангой 28 замковой резьбой, нижний конец соединительной штанги 28 соединен с корпусом 29 муфты заглушки замковой резьбой, нижний конец корпуса 29 муфты заглушки соединен с уплотнительной заглушкой 30 замковой резьбой.

Во время основного бурения внутреннюю конструкцию устанавливают внутри комплекта цилиндров, таким способом, что уплотнительная заглушка 30 блокирует окно отбора керна поворотного соединительного патрубка 23.

Во время отбора керна внутренняя конструкция инструмента бокового отбора керна во время бурения является следующей: нижний конец стального каната 33 соединен с комплектом 40 подъемной головки, нижний конец комплекта 40 подъемной головки соединен с силовым блоком 37 замковой резьбой, нижний конец силового блока 37 соединен с карданным шарниром 24 фланцевым болтом, нижний конец карданного шарнира 24 соединен с механизмом 38 отбора керна фланцевым болтом.

Во время отбора керна внутреннюю конструкцию устанавливают внутри комплекта цилиндров.

Соединение механизмов является следующим.

Комплект 34 наружных цилиндров содержит стабилизирующий патрубок 1, ограничительный соединительный патрубок 22 и поворотный соединительный патрубок 23, при этом стабилизирующий патрубок 1, ограничительный соединительный патрубок 22 и поворотный соединительный патрубок 23 соединены последовательно с помощью внутренней и наружной замковой резьбы.

Механизм 36 герметизации при бурении содержит соединительную штангу 28, карданный шарнир 24, корпус 29 муфты заглушки и уплотнительную заглушку 30, при этом взаиморасположение соединений механизма 36 герметизации при бурении является следующим: первое, пружинная крепежная рама 15 на комплекте 40 подъемной головки соединена с соединительной штангой 28 замковой резьбой; второе, соединительная штанга 28 соединена с карданным шарниром 24 фланцевым болтом, карданный шарнир 24 соединен с корпусом 29 муфты заглушки фланцевым болтом; и наконец, корпус 29 муфты заглушки соединен с уплотнительной заглушкой 30 замковой резьбой.

Подъемный механизм 35 содержит подъемный цилиндр 39, комплект 40 подъемной головки и стальной канат 33, при этом подъемный цилиндр 39 содержит разделяющий цилиндр 31 и крюк 32; комплект 40 подъемной головки содержит подъемную головку 2 для захвата, вторую пружину 3, пружинный держатель 4, подъемный держатель 5 головки, первый упругий цилиндрический палец 6, второй упругий цилиндрический палец 7, верхний скользящий вкладыш 8, пружину 9, работающую на растяжение, два пружинных закрепляющих клещевых тормоза 10, подъемную трубу 11, третий упругий цилиндрический палец 12, цилиндрический палец 13, пружинный крепежный держатель 14, пружинную крепежную раму 15 и четвертый упругий цилиндрический палец 16.

Взаиморасположение соединений подъемного механизма 35 является следующим: нижний конец стального каната 33 проходит через радиальное сквозное отверстие подъемного цилиндра 39 и неподвижно закрепляется, крюк 32 на нижнем конце подъемного цилиндра 39 открывается или закрывается для соединения с или отсоединения от подъемной головки 2 для захвата на комплекте 40 подъемной головки.

Взаиморасположение соединений подъемного цилиндра 39 является следующим: крюк 32 закладывается в разделяющий цилиндр 31 с подпружиниванием. Взаиморасположение соединений комплекта 40 подъемной головки является следующим: первое, вторая пружина 3 установлена в пружинном держателе 4 для закладывания в подъемную головку 2 для захвата вместе с держателем 4 пружины, подъемная головка 2 для захвата соединена с держателем 5 подъемной головки через первый упругий цилиндрический палец 6, верхний скользящий вкладыш 8 соединен с подъемным держателем 5 головки через второй упругий цилиндрический палец 7; второе, пружинный крепежный держатель 14 соединен с пружинной крепежной рамой 15 через цилиндрический палец 13, два пружинных закрепляющих клещевых тормоза 10 соединены с пружинной крепежной рамой 15 через третий упругий цилиндрический палец 12, два пружинных закрепляющих клещевых тормоза 10, соответственно, соединены с двумя концами пружины 9, работающей на растяжение, подъемная труба 11 соединена с пружинной крепежной рамой 15 через четвертый упругий цилиндрический палец 16; и наконец, верхний конец подъемной трубы 11 соединен с нижним концом верхнего скользящего вкладыша 8 замковой резьбой, стальной канат 33 удержит разделяющий цилиндр 31.

Силовой блок 37 содержит плоский упорный подшипник 17, винтовой статор 18, винтовой ротор 19, ограничительный поршень 20 и первую пружину 21, при этом взаиморасположение соединений силового блока 37 является следующим: первое, плоский упорный подшипник 17 установлен на верхней платформе винтового ротора 19 и проталкивается вперед для аксиальной установки, и винтовой ротор 19 установлен в винтовой статор 18; второе, первый конец первой пружины 21 приварен на ограничительном поршне 20; и наконец, второй конец первой пружины 21 устанавливается на поверхности внутренней платформы ограничительного соединительного патрубка 22 действием силы тяжести.

Механизм 38 отбора керна содержит керноприемный цилиндр 25, керноловку 26 и керновое долото 27, при этом взаиморасположение соединений механизма 38 отбора керна является следующим: керноловка 26 работает совместно с внутренней конической поверхностью кернового долота 27, и при этом керноприемный цилиндр 25 соединен с керновым долотом 27 замковой резьбой.

Работа инструмента бокового отбора керна во время бурения проходит следующим образом. Комплект наружных цилиндров заранее устанавливают между утяжеленной бурильной трубой и буровым долотом общего назначения. Для основного бурения комплект 40 подъемной головки и механизм 36 герметизации при бурении вставляют в комплект 34 наружных цилиндров с помощью стального каната 33 и подъемного цилиндра 39. Уплотнительная заглушка 30 блокирует окно отбора керна поворотного соединительного патрубка 23. Буровой раствор циркулирует через поворотный соединительный патрубок 23 для обеспечения нормального основного бурения. Для отбора керна основное бурение останавливают, также останавливают буровой насос. Механизм 36 герметизации при бурении поднимают из скважины с помощью стального каната 33 и подъемного механизма 35. Затем внутреннюю конструкцию для отбора керна устанавливают в наружном цилиндре с помощью стального каната 33 и подъемного цилиндра 39. Затем запускают буровой насос, и гидравлический винтовой двигатель генерирует мощность на роторе для бурения. При этом механизм 38 отбора керна выдавливается вниз буровым раствором. Керновое долото 27 выходит через окно отбора керна для вращательного бурения с отбором керна. Наконец, полученный керн поднимают из скважины с помощью подъемного механизма 35 для завершения отбора керна.

Специалисту в данной области техники понятно, что вариант осуществления настоящего изобретения, показанный на чертежах и описанный выше, является только примером и не устанавливает ограничений.

Таким образом ясно, что задачи настоящего изобретения полностью и эффективно решены. Варианты осуществления изобретения показаны и описаны для иллюстрации функциональных и конструктивных принципов настоящего изобретения и могут изменяться без отхода от данных принципов. Данное изобретение включает в себя все модификации, охватываемые сущностью и объемом приведенной ниже формулы изобретения.

1. Инструмент бокового отбора керна во время бурения, содержащий:
комплект (34) наружных цилиндров;
подъемный механизм (35);
механизм (36) герметизации при бурении;
силовой блок (37); и
механизм (38) отбора керна;
при этом комплект (34) наружных цилиндров содержит стабилизирующий патрубок (1), ограничительный соединительный патрубок (22) и поворотный соединительный патрубок (23), соединенные последовательно;
при этом подъемный механизм (35) содержит подъемный цилиндр (39), комплект (40) подъемной головки и стальной канат (33), при этом стальной канат (33) соединен с радиальным сквозным отверстием подъемного цилиндра (39), а подъемный цилиндр (39) соединен с комплектом (40) подъемной головки;
при этом механизм (36) герметизации при бурении содержит соединительную штангу (28), карданный шарнир (24), корпус (29) муфты заглушки и уплотнительную заглушку (30), при этом комплект (40) подъемной головки соединен с соединительной штангой (28); причем соединительная штанга (28), карданный шарнир (24), корпус (29) муфты заглушки и уплотнительная заглушка (30) соединены последовательно;
при этом силовой блок (37) содержит плоский упорный подшипник (17), винтовой статор (18), винтовой ротор (19), ограничительный поршень (20) и первую пружину (21), при этом плоский упорный подшипник (17) аксиально установлен на винтовой ротор (19), винтовой ротор (19) работает совместно с винтовым статором (18), первый конец первой пружины (21) установлен на ограничительный поршень (20), второй конец первой пружины (21) работает совместно с ограничительным соединительным патрубком (22); и
при этом механизм (38) отбора керна содержит керноприемный цилиндр (25), керноловку (26) и керновое долото (27), при этом керноловка (26) работает совместно с внутренней конической поверхностью кернового долота (27), керноприемный цилиндр (25) соединен с керновым долотом (27).

2. Инструмент бокового отбора керна во время бурения по п. 1, в котором во время основного бурения нижний конец комплекта (40) подъемной головки соединен с соединительной штангой (28) замковой резьбой, нижний конец соединительной штанги (28) соединен с корпусом (29) муфты заглушки замковой резьбой, нижний конец корпуса (29) муфты заглушки соединен с уплотнительной заглушкой (30) замковой резьбой, которые установлены внутри комплекта цилиндров во время основного бурения, при этом уплотнительная заглушка (30) блокирует окно отбора керна поворотного соединительного патрубка (23).

3. Инструмент бокового отбора керна во время бурения по п. 1 или 2, в котором во время отбора керна нижний конец стального каната (33) соединен с комплектом (40) подъемной головки, нижний конец комплекта (40) подъемной головки соединен с силовым блоком (37) замковой резьбой, нижний конец силового блока соединен с карданным шарниром (24) фланцевым болтом, нижний конец карданного шарнира (24) соединен с механизмом (38) отбора керна фланцевым болтом, которые установлены внутри комплекта цилиндров во время отбора керна.

4. Инструмент бокового отбора керна во время бурения по п. 1, в котором комплект (34) наружных цилиндров установлен заранее между утяжеленной бурильной трубой и буровым долотом общего назначения; при этом сверху вниз взаиморасположение соединений является следующим: нижний конец утяжеленной бурильной трубы соединен со стабилизирующим патрубком (1) замковой резьбой, нижний конец стабилизирующего патрубка (1) соединен с ограничительным соединительным патрубком (22) замковой резьбой, нижний конец ограничительного соединительного патрубка (22) соединен с поворотным соединительным патрубком (23) замковой резьбой, нижний конец поворотного соединительного патрубка (23) соединен с буровым долотом общего назначения замковой резьбой.

5. Инструмент бокового отбора керна во время бурения по п. 1, в котором подъемный цилиндр (39) содержит разделяющий цилиндр (31) и крюк (32), который закладывается в разделяющий цилиндр (31) с подпружиниванием.

6. Инструмент бокового отбора керна во время бурения по п. 5, в котором комплект (40) подъемной головки содержит подъемную головку (2) для захвата, вторую пружину (3), пружинный держатель (4), подъемный держатель (5) головки, первый упругий цилиндрический палец (6), второй упругий цилиндрический палец (7), верхний скользящий вкладыш (8), пружину (9), работающую на растяжение, два пружинных закрепляющих клещевых тормоза (10), подъемную трубу (11), третий упругий цилиндрический палец (12), цилиндрический палец (13), пружинный крепежный держатель (14), пружинную крепежную раму (15) и четвертый упругий цилиндрический палец (16); взаиморасположение соединений комплекта (40) подъемной головки является следующим: вторая пружина (3) установлена в пружинный держатель (4) для закладывания в подъемную головку для захвата вместе с пружинным держателем (4), подъемная головка (2) для захвата соединена с подъемным держателем (5) головки через первый упругий цилиндрический палец (6), верхний скользящий вкладыш (8) соединен с подъемным держателем (5) головки через второй упругий цилиндрический палец (7); пружинный крепежный держатель (14) соединен с пружинной крепежной рамой (15) через цилиндрический палец (13), два пружинных закрепляющих клещевых тормоза (10) соединены с пружинной крепежной рамой (15) через третий упругий цилиндрический палец (12), два пружинных закрепляющих клещевых тормоза (10) соответственно соединены с двумя концами пружины (9), работающей на растяжение, подъемная труба (11) соединена с пружинной крепежной рамой (15) через четвертый упругий цилиндрический палец (16); верхний конец подъемной трубы (11) соединен с нижним концом верхнего скользящего вкладыша (8) замковой резьбой, стальной канат (33) удерживает разделяющий цилиндр (31).

7. Инструмент бокового отбора керна во время бурения по п. 1, в котором взаиморасположение соединений подъемного механизма (35) является следующим: нижний конец стального каната (33) проходит через радиальное сквозное отверстие подъемного цилиндра (39) и неподвижно закреплен, крюк (32) на нижнем конце подъемного цилиндра (39) открывается или закрывается для соединения с подъемной головкой (2) для захвата на комплекте (40) подъемной головки или отсоединения от нее.

8. Инструмент бокового отбора керна во время бурения по п. 1, в котором взаиморасположение соединений механизма (36) герметизации при бурении является следующим: пружинная крепежная рама (15) на комплекте (40) подъемной головки соединена с соединительной штангой (28) замковой резьбой; соединительная штанга (28) соединена с карданным шарниром (24) фланцевым болтом, карданный шарнир (24) соединен с корпусом (29) муфты заглушки фланцевым болтом; корпус (29) муфты заглушки соединен с уплотнительной заглушкой (30) замковой резьбой.

9. Инструмент бокового отбора керна во время бурения по п. 1, в котором взаиморасположение соединений силового блока (37) является следующим: плоский упорный подшипник (17) установлен на верхней платформе винтового ротора (19) и проталкивается вперед для аксиальной установки, и винтовой ротор (19) установлен в винтовой статор (18); первый конец первой пружины (21) приварен на ограничительном поршне (20); второй конец первой пружины (21) устанавливается на поверхности внутренней платформы ограничительного соединительного патрубка (22) действием силы тяжести.

10. Инструмент бокового отбора керна во время бурения по п. 1, в котором взаиморасположение соединений механизма отбора керна является следующим: керноловка (26) работает совместно с внутренней конической поверхностью кернового долота (27), и при этом керноприемный цилиндр (25) соединен с керновым долотом (27) замковой резьбой.