一種繩索打撈式水合物識別鉆具的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種打撈式取心鉆具，屬于勘探鉆具設備技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，能源消耗量的增大，石油、煤炭和天然氣的儲量急劇減少，因此需要尋找各種可替代能源。天然氣水合物作為一種清潔高效的可替代能源，儲量非常巨大。目前對天然氣水合物的勘探方式主要有兩種:第一種是先根據(jù)資料確定水合物的賦存層位，然后再進行鉆探，并在特定層位取樣。采用這種方式由于水合物在地層中分布不集中，資料上確定的層位不一定準確，因此有可能在指定的層位取不到想要的巖心樣品。第二種是根據(jù)資料確定孔位，進行全孔鉆探取樣，同時驗證物化資料的準確性。這種勘探方式工程成本較高，消耗的時間較長。
[0003]石油鉆井中采用的隨鉆測井或錄井裝置在天然氣水合物勘探中由于成本、鉆井口徑和施工工藝等方面的限制，不能得到廣泛的推廣應用。在對水合物勘探孔測井資料的分析發(fā)現(xiàn)，與未含水合物地層對比，水合物地層的電阻率有明顯變化。如果能夠集合現(xiàn)有水合物勘探工藝和隨鉆測量的一些優(yōu)點，開發(fā)一款水合物測量鉆具，這將對水合物的勘探工作非常有意義。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術之弊端，提供一種繩索打撈式水合物識別鉆具，快速發(fā)現(xiàn)水合物可疑地層，節(jié)省水合物勘探井的鉆井時間，降低工程成本。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0006]—種繩索打撈式水合物識別鉆具，它包括外管總成和內(nèi)管總成，所述外管總成包括外管、彈卡室、扶正環(huán)、擴孔器和外鉆頭，內(nèi)管總成由上至下依次包括撈矛頭、彈卡鉗、進水接頭、出水接頭、座環(huán)、懸掛環(huán)和傳扭管，所述進水接頭和出水接頭的內(nèi)部空腔中設置包含心軸和軸承的單動機構，所述內(nèi)管總成還包括設置在單動機構的底端改變泥漿壓力和鉆速的執(zhí)行機構和實時檢測水合物地層電阻率并控制執(zhí)行機構運動的檢測控制機構，所述執(zhí)行機構穿裝在扶正環(huán)中，扶正環(huán)設置在擴孔器與外管相連接部位的內(nèi)腔中，所述檢測控制機構穿裝在外鉆頭內(nèi)，檢測控制機構的頂端與執(zhí)行機構的底部相連。
[0007]上述繩索打撈式水合物識別鉆具，所述檢測控制機構包括絲杠、控制器、電源和超前鉆頭，所述超前鉆頭設置在檢測控制機構的底端，超前鉆頭的頂端固定連接用于測量水合物地層電阻率的電阻率測量短節(jié)，電阻率測量短節(jié)的頂部通過固定相連的連接接頭和傳扭接頭穿裝在外鉆頭中，所述傳扭接頭的頂部與傳扭管相連，外鉆頭與傳扭管相配裝，所述絲杠、控制器和電源均設置在傳扭管位于執(zhí)行機構與傳扭接頭之間的空腔中，絲杠的頂端與執(zhí)行機構的底部相連，絲杠的底端連接與控制器相連的電機，所述控制器、電機和電阻率測量短節(jié)均與電源相連，在傳扭管的空腔中還塞置有防水減震材料。
[0008]上述繩索打撈式水合物識別鉆具，所述電阻率測量短節(jié)的測量短節(jié)外側設置電阻率測量蓋板。
[0009]上述繩索打撈式水合物識別鉆具，所述執(zhí)行機構包括泥漿堵塞管、上彈卡軸、上彈卡、中彈卡軸、滑動套、下彈卡軸和齒條，所述泥漿堵塞管和滑動套設置在外管總成內(nèi)，泥漿堵塞管位于扶正環(huán)的上方，泥漿堵塞管的外徑與扶正環(huán)的內(nèi)徑相配，泥漿堵塞管貫穿開設中段大孔徑兩端小孔徑的階梯孔，所述上彈卡軸穿裝在泥漿堵塞管中，上彈卡軸的頂端通過連接結構與單動機構的底部相連，上彈卡軸的底端設置兩塊相對中心對稱布置并能徑向移動的上彈卡，所述上彈卡位于泥漿堵塞管的階梯孔中段大孔徑處，兩個上彈卡的底面下方分別配裝一與之嚙合的上齒輪。
[0010]所述中彈卡軸穿裝在泥漿堵塞管內(nèi)位于上齒輪的下方，中彈卡軸的下部套裝滑動套，所述滑動套位于扶正環(huán)的下方，滑動套的下部與傳扭管相連，所述下彈卡軸與中彈卡軸同軸設置相接，下彈卡軸的上部穿裝在滑動套內(nèi)；下彈卡軸的下部穿裝在傳扭管中，下彈卡軸的下部橫向貫穿開設通孔，通孔內(nèi)設置兩塊相對中心對稱布置并能徑向移動的下彈卡，所述傳扭管的內(nèi)壁設置與下彈卡相抵接的凸臺，兩個下彈卡的底面下方分別配裝一與之嚙合的下齒輪。
[0011]所述齒條包括豎直同軸布置上下相互嚙合的上齒條和下齒條，上齒條穿裝在中彈卡軸的中心孔中，上齒條的上部兩端分別與兩個上齒輪相嚙合;下齒條穿裝在下彈卡軸的中心孔中，下齒條的下部兩端分別與兩個下齒輪相嚙合，下齒條的底端與絲杠的頂端固定相連。
[0012]上述繩索打撈式水合物識別鉆具，所述滑動套靠近扶正環(huán)的上部設置為錐形面。
[0013]本實用新型的有益效果是:
[0014]本實用新型通過檢測控制機構隨鉆實時檢測地層的電阻率變化情況，通過執(zhí)行機構控制運動改變泥漿壓力和鉆速，并將泥漿壓力和鉆速反映到地表或鉆井平臺上，使工作人員獲得有水合物可疑地層的消息，明確水合物的賦存層位。和繩索取心鉆具在同一套鉆桿內(nèi)配合使用，發(fā)現(xiàn)水合物可疑地層后快速更換繩索取心鉆具，節(jié)省了鉆井成本和鉆井時間，提高了工作效率，降低了工程成本。
[0015]電源提供整個系統(tǒng)的電能消耗。滾珠絲杠在電機帶動下連帶下齒條同時運動。電機、控制器和電源相互連接，實現(xiàn)本實用新型的測量、控制分析和執(zhí)行。將滑動套的上部設置為錐形面，減小泥漿流通的阻力，方便打撈鉆具。
【附圖說明】
[0016]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0017]圖1是本實用新型上部的結構不意圖；
[0018]圖2是本實用新型中部的結構示意圖；
[0019]圖3是本實用新型下部的結構示意圖。
[0020]圖中各標號清單為:1、撈矛頭，2、彈卡室，3、彈卡鉗，4、外管，5、進水接頭，6、心軸，7、懸掛環(huán)，8、座環(huán)，9、出水接頭，10、軸承，11、上彈卡軸，12、泥漿堵塞管，13、上彈卡，14-1、上齒輪，14-2、下齒輪，15、上齒條，16、扶正環(huán)，17、中彈卡軸，18、滑動套，19、下齒條，20、下彈卡軸，21、擴孔器，22、下彈卡，23、傳扭管，24、絲杠，25、電機，26、控制器，27、電線，28、防水減震材料，29、外鉆頭，30、傳扭接頭，31、連接接頭，32、電阻率測量短節(jié)，33、超前鉆頭，34、電源，35、電阻率測量蓋板。
【具體實施方式】
[0021]本實用新型所述的一種繩索打撈式水合物識別鉆具，能夠隨鉆獲取地層電阻率，快速發(fā)現(xiàn)水合物可疑地層，明確水合物的賦存層位，與繩索取心鉆具配合使用，節(jié)省了水合物勘探的鉆井時間和工程成本。
[0022]參看圖1、圖2和圖3，所述繩索打撈式水合物識別鉆具包括外管總成和內(nèi)管總成，所述外管總成包括外管4、彈卡室2、扶正環(huán)16、擴孔器21和外鉆頭29，所述外管4相互連接的為多段管材，彈卡室2設置在外管4上部內(nèi)腔中，擴孔器21同軸設置在外管4的中段，擴孔器21的外徑大于外管4的外徑，扶正環(huán)16同軸設置在擴孔器21頂端與外管4相連接處的內(nèi)腔中。
[0023]所述內(nèi)管總成穿裝設置在外管總成中，包括打撈機構、懸掛機構、單動機構、傳扭機構、執(zhí)行機構和檢測控制機構。所述打撈機構包括撈矛頭I和彈卡鉗3，所述彈卡鉗3設置在彈卡室2中，在鉆具回收過程中，通過打撈矛向上拉動撈矛頭I，帶動張簧向內(nèi)收縮，彈卡鉗3也隨之從彈卡室2收回，完成鉆具的解鎖，即可順利打撈鉆具。所述懸掛機構設置在打撈機構的下方，懸掛機構包括泥漿的進水接頭5、出水接頭9、懸掛環(huán)7和座環(huán)8，用于懸掛鉆具，保證泥漿的通暢。所述進水接頭5和出水接頭9的內(nèi)部空腔中設置包含心軸6和軸承10的單動機構，所述單動機構主要由軸承100和心軸6組成，保證鉆具內(nèi)部上下運動分離，減少零部件的磨損。所述傳扭機構設置在外管的底部，傳扭機構包括傳扭管23和外鉆頭29，由傳扭管23的外花鍵與外鉆頭29的內(nèi)花鍵配合實現(xiàn)檢測控制機構中超前鉆頭的轉動。傳扭管23的上部內(nèi)壁設置有凸臺。為了實現(xiàn)內(nèi)、外花鍵的順利配合，傳扭管23外花鍵的下端加工成錐形，外鉆頭29的內(nèi)花鍵槽上端加工成倒置的喇叭口形狀，外鉆頭的內(nèi)花鍵鍵槽不僅能夠傳遞超前鉆頭33的扭矩，還能流通泥漿，冷卻超前鉆頭。
[0024]所述執(zhí)行機構設置在單動機構與傳扭機構之間，執(zhí)行機構設置在單動機構的下方、穿裝在扶正環(huán)16中，用于改變泥漿壓力和鉆速。執(zhí)行機構的結構如圖2所示，它包括上彈卡軸11、泥漿堵塞管12、上彈卡13、上齒輪14-1、下齒輪14-2、中彈卡軸17、滑動套18、下彈卡軸20和齒條。所述泥漿堵塞管12位于扶正環(huán)16的上方，泥漿堵塞管12的外徑與扶正環(huán)16的內(nèi)徑相配，泥漿堵塞管12的中心縱向貫穿開設階梯孔，所述階梯孔的中段為大孔徑、兩端為小孔徑。
[0025]在中段的大孔徑處設置兩塊上彈卡13，兩塊上彈卡13相對中心對稱布置、并在大孔徑處能徑向移動。兩塊上彈卡13的底端頂接上彈卡軸11，所述彈卡軸11穿裝在泥漿堵塞管12的階梯孔上部，上彈卡軸11的頂端通過連接結構與單動機構的底部相連。每個上彈卡13的底面分別設置一上齒輪14-1，兩個上齒輪14-1對稱布置在中軸線的兩側，上彈卡13的底面與各自下方的上齒輪14-1之嚙合配裝。當齒輪自轉時，帶動上彈卡13在泥漿堵塞管12的階梯孔內(nèi)發(fā)生徑向移動。
[0026]所述中彈卡軸17穿裝在泥漿堵塞管12的階梯