地质甜点勘测装置的制作方法

专利2022-05-09  87


本申请实施例涉及地质勘探领域,尤其涉及一种地质甜点勘测装置。



背景技术:

在地质勘探过程中,会勘测到大面积的含油气区及大段的含油气层段,其中往往具备具有当前经济、技术条件下具有较好开发效益的部分,它的分布在纵向、横向上分布可能都不成片,这些区块就是地质甜点。随着勘探开发技术的进步,可采非常规天然气的资源量呈不断上升趋势,有效确定地质甜点,提高开发效率,成为油气勘探开发的重要发展方向。

相关技术中,地层数据样本的采集必须进行钻井及测井作业,单独钻井并测试的方式成本高昂,若测试结果不宜开采则会造成较大的损失。



技术实现要素:

本申请实施例提供了一种地质甜点勘测装置。所述技术方案如下:

一方面,本申请实施例提供了一种地质甜点勘测装置,所述装置包括:分支导向工具、钻柱、送管总成和取芯总成;

所述分支导向工具包括芯轴和导向筒体,所述芯轴与所述导向筒体通过剪钉固定;所述导向筒体上设置有扶正筋和弯曲的导向孔,所述扶正筋用于将所述分支导向工具固定于垂直井眼的井壁上,所述导向孔用于连通所述导向筒体的内腔与外部空间;

所述钻柱的下部与所述分支导向工具的上部相连,所述钻柱用于将所述分支导向工具下入所述垂直井眼;

所述送管总成包括连续管和牵引水力喷射钻头,所述牵引水力喷射钻头设置在所述连续管的末端;送管过程中,所述送管总成插入所述导向筒体内腔,所述连续管通过所述导向孔延伸至所述导向筒体外部,所述牵引水力喷射钻头用于在井壁上破岩形成分支井眼;

所述取芯总成用于通过所述连续管下入所述分支井眼钻取地质样本。

在一种可能的设计中,所述扶正筋包括压板、螺塞、锁定弹簧、锁定钢球、预压弹簧、锚爪和径向活塞;

所述压板开有通孔,所述锚爪用于从所述通孔伸出并凸出于所述压板;

所述锚爪的外侧设置有锯齿槽,用于锚固所述垂直井眼的井壁,所述锚爪的内侧设置有盲孔,所述径向活塞的外端插入所述盲孔内部,所述径向活塞用于向外运动时将所述锚爪从所述压板内侧压出;

所述扶正筋内设置有轴向凹槽,所述轴向凹槽上下端分别设置有轴向孔眼,所述螺塞固定在所述轴向孔眼内,用于固定所述锁定弹簧;

所述锚爪上下两端分别设置有下沉台阶,所述下沉台阶外侧设置有半圆槽,当所述锚爪伸出并锚固于井壁时,所述锁定钢球的上半部或下半部被所述锁定弹簧压入所述半圆槽内,将所述锚爪锁定;

所述预压弹簧设置于所述下沉台阶上,用于缓冲所述锚爪向外伸出时对所述压板的压力。

在一种可能的设计中,所述导向筒体外部的至少两个高度上分别设置有所述扶正筋,所述导向筒体的同一高度上至少均匀设置两组所述扶正筋。

在一种可能的设计中,所述芯轴为中空结构,且所述芯轴的末端设置有引锥,所述引锥的上部锥面设有开孔;

所述芯轴的内壁开设有注液孔,外壁开设有活塞孔,所述注液孔与所述活塞孔之间导通,所述径向活塞的一端插入所述活塞孔;

通过所述钻柱向所述芯轴投入封堵球后,所述引锥的上部锥面被所述封堵球坐封;

锚固过程中,从所述钻柱向所述芯轴注入的钻井液通过所述注液孔流向所述活塞孔,并在压力推动下,推动所述径向活塞径向运行。

在一种可能的设计中,所述分支导向工具下入垂直井眼过程,所述芯轴插入所述导向筒体的内腔,所述导向筒体上的所述导向孔处于封闭状态;

上提所述钻柱过程中,所述剪钉在拉力作用下断裂,所述钻柱和所述芯轴被提出所述垂直井眼。

在一种可能的设计中,所述送管总成包括钢丝绳、吊环、所述连续管、抽芯杆、锁扣、送入头、滚轮以及所述滚轮的转销;

所述抽芯杆顶部设置有所述吊环,所述抽芯杆通过所述吊环连接所述钢丝绳下入所述垂直井眼;

从地面下入的所述连续管和所述抽芯杆通过所述滚轮夹持;

所述导向筒体上部设置有扣槽,所述送入头通过所述锁扣与所述扣槽咬合固定;

所述滚轮设置在所述送入头上部的矩形沉槽内,所述滚轮用于通过转动将所述连续管和所述牵引水力喷射钻头向下送入所述导向孔。

在一种可能的设计中,下入所述送管总成过程中,所述抽芯杆和所述送入头下入所述导向筒体内腔,当所述送入头整体进入所述导向筒体内腔时,所述锁扣和所述导向筒体上部的所述扣槽实现锁定;

通过所述钢丝绳上提所述抽芯杆时,所述抽芯杆带动所述滚轮转动,所述滚轮带动所述连续管向下运动并进入所述导向孔,所述连续管在所述导向孔的引导下弯曲并延伸至所述导向筒体的外部。

在一种可能的设计中,所述装置还包括磨钻总成,所述磨钻总成包括磨钻头和软轴;

所述磨钻头与所述软轴的末端相连,通过在地面将所述磨钻总成置于所述连接管内并下入分支井眼,在地面向所述软轴施加旋转扭矩,所述软轴在所述连续管内持续旋转传递扭矩,所述磨钻头在所述软轴的作用下将所述牵引水力喷射钻头磨穿。

在一种可能的设计中,所述取芯总成前端安装有截齿,内腔安装有v形弹簧卡圈,所述取芯钻头和所述软轴通过端盖连接固定;

所述取芯总成通过所述软轴下入所述分支井眼,所述软轴用于旋转带动所述取芯钻头转动,所述v形弹簧卡圈用于将钻取的地质样本储存在取芯钻头内腔。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括:

采用本申请实施例提供的地质甜点勘测装置进行地质勘测时,首先将钻柱与分支导向工具相连,利用钻柱将分支导向工具下入垂直井眼,然后通过分支导向工具上的扶正筋将分支导向工具锚固在垂直井眼的井壁,从而在送管过程中,将送管总成插入分支导向工具中导向筒体的内腔,使送管总成的连续管在导向筒体中导向孔的引导下,延伸至导向筒体的外部,进而通过连续管前端的牵引水力喷射钻头在井壁上破岩形成分支井眼,以便后续利用下入连续管的取芯总成在分支井眼处钻取地质样本;本申请实施例中的地质甜点勘测装置可直接使用钻柱将分支导向工具下入废弃老井,通过送管总成钻出分支井眼,无需重新钻井,降低了地质甜点勘测的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,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的附图。

图1示出了本申请一个示例性实施例提供的地质甜点勘测装置的结构示意图;

图2示出了本申请一个示例性实施例提供的下入分支导向工具的结构示意图;

图3示出了本申请一个示例性实施例提供的下入送管总成的结构示意图;

图4示出了本申请一个示例性实施例提供的下入取芯总成的结构示意图;

图5示出了本申请另一个示例性实施例提供的分支导向工具的结构示意图;

图6是本申请另一个示例性实施例示出的分支导向工具锚固于井壁时的示意图;

图7示出了本申请另一个示例性实施例提供的送管总成的结构示意图;

图8示出了本申请另一个示例性实施例提供的送入头的截面示意图;

图9示出了本申请另一个示例性实施例提供的磨钻总成的结构示意图;

图10示出了本申请另一个示例性实施例提供的取芯总成的结构示意图。

附图标记分别表示:

1-垂直井眼,2-分支导向工具,3-钻柱,4-送管总成,5-分支井眼,6-磨钻总成,7-取芯总成,8-地质样本,9-封堵球,201-芯轴,202-剪钉,203-导向筒体,204-压板,205-引锥,206-螺塞,207-锁定弹簧,208-锁定钢球,209-预压弹簧,210-锚爪,211-径向活塞,2031-扣槽,2032-扶正筋,2033-导向孔,401-钢丝绳,402-吊环,403-抽芯杆,404-连续管,405-锁扣,406-送入头,407-滚轮,408-转销,409-牵引水力喷射钻头,4061-导向凹槽,601-磨钻头,602-软轴,701-截齿,702-v形弹簧卡圈,703-取芯钻头,704-端盖。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

相关技术中,地质甜点区域的地质样本通常采用单独钻井的方式获取,然而采用单独钻井需要使用钻井平台等机械设备,由于地质甜点分布不成片的特性,当需要对多处地质甜点区域进行勘测时,采用单独钻井测试的方式会造成勘测成本增加,且无法精准快速定位油气甜点。

为了解决上述问题,本申请实施例提供了一种地质甜点勘测装置,该装置的分支导向工具可以锚固在废弃老井的垂直井壁上,送管总成可通过分支导向工具在垂直井壁上钻出分支井眼,进入地质甜点勘测区域,而取芯总成通过送管总成在地质甜点勘测区域钻取地质样本。采用本申请实施例提供的地质甜点勘测装置,可以实现对废弃老井的利用,通过直接在废弃老井的井壁上钻出分支井眼获取地质样本的方式降低了勘测成本并提高了勘测效率。下面采用示例性的实施例对地质甜点勘测装置的结构以及使用方式进行说明。

请参考图1,其示出了本申请一个示例性实施例提供的地质甜点勘测装置的结构示意图。

下入垂直井眼阶段,分支导向工具2的上端与钻柱3的下端连接,通过钻柱3将分支导向工具2下入垂直井眼1,并将分支导向工具2锚固与垂直井眼1的井壁。

钻出分支井眼阶段,将送管总成4下入垂直井眼1并与分支导向工具2锁紧,在垂直井眼1的井壁上钻出分支井眼5。

钻取地质样本阶段,取芯总成7通过送管总成4下入垂直井眼1并进入分支井眼5末端,在地质甜点勘测区域钻取地质样本8。

请参考图2,分支导向工具2包括芯轴201和导向筒体203,芯轴201和导向筒体203通过剪钉202连接固定,芯轴201为中空结构,下端直插入导向筒体203的内腔,导向筒体203上设置有扶正筋2032,扶正筋2032用于将分支导向工具2锚固于垂直井眼1的井壁上,导向筒体203上设置有弯曲的导向孔2033,导向孔2032将导向筒体203的内腔与外部空间连通。

在一种可能的实施方式中,钻柱3的下端通过丝扣与分支导向工具2的芯轴201连接固定,装置下入垂直井眼1时,在地面通过钻柱3将分支导向工具2下入到垂直井眼1的指定位置。

分支导向工具2的扶正筋2032将分支导向工具2锚固于指定位置,锚固完成后,上提钻柱3,在拉力作用下,用于连接钻柱3和芯轴201的剪钉202断裂,将钻柱3与芯轴201提出垂直井眼1。

请参考图3,图3右侧为送管总成4的结构示意图,左侧为装置钻出分支井眼5的结构示意图。其中,送管总成4包括连续管404和牵引水力喷射钻头409,牵引水力喷射钻头409焊接于连续管404的末端,送管总成4在送管过程中与分支导向工具2的导向筒体203连接,导向筒体203中部均匀分布四个导向孔2033,导向孔2033连通内腔和外部空间,四个导向孔2033设置为圆弧形轨迹并向四个方向发散,连续管404在送入过程中通过分支导向工具2的导向孔2033进入导向筒体203的外部,通过连续管404末端的牵引水力喷射钻头409在井壁上破岩成分支井眼5。

在一种可能的实施方式中,通过在地面使用绞车设备将送管总成4下入垂直井眼1中,送管总成4持续下入垂直井眼1,直至与分支导向工具2的导向筒体203咬合锁定,在送管过程,通过绞车设备将地面连续管404持续送入垂直井眼1内,连续管404进入导向筒体203上的导向孔2033并在导向孔2033的作用下实现弯曲进入导向筒体203的外部。

通过在井口的连续管404内泵入高压流体,高压流体在牵引水力喷射钻头409喷射高压水射流进行水力破岩,牵引水力喷射钻头409同时喷射正向和反向两股水射流,正向水射流在垂直井眼1的井壁进行破岩并形成分支井眼5,反向水射流提供钻头前进的牵引力。

连续管404持续送入垂直井眼1内,直至牵引水力喷射钻头409钻到地质甜点勘测区域并形成分支井眼5,送管完成。

请参考图4,取芯总成7通过连续管404下入分支井眼5钻取地质样本8。

在一种可能的实施方式中,通过将取芯总成7从井口的连续管404下入,取芯总成7进入连续管404末端的地质甜点勘测区域,取芯总成7在地质甜点勘测区域不断旋转掘进钻取地质样本8并带回地面进行数据分析。

综上所述,采用本申请实施例提供的地质甜点勘测装置进行地质勘测时,首先将钻柱与分支导向工具相连,利用钻柱将分支导向工具下入垂直井眼,然后通过分支导向工具上的扶正筋将分支导向工具锚固在垂直井眼的井壁,从而在送管过程中,将送管总成插入分支导向工具中导向筒体的内腔,使送管总成的连续管在导向筒体中导向孔的引导下,延伸至导向筒体的外部,进而通过连续管前端的牵引水力喷射钻头在井壁上破岩形成分支井眼,以便后续利用下入连续管的取芯总成在分支井眼处钻取地质样本;本申请实施例中的地质甜点勘测装置可直接使用钻柱将分支导向工具下入废弃老井,通过送管总成钻出分支井眼,无需重新钻井,降低了地质甜点勘测的成本。

请参考图5,其示出了本申请另一个示例性实施例提供的分支导向工具的结构示意图。

如图5所示,扶正筋2032位于导向筒体203上,当装置下入井内的指定位置后,通过扶正筋2032将分支导向工具2固定于井壁上。

在一种可能的设计中,导向筒体203外部的至少两个高度上分别设置有扶正筋2032,导向筒体203的同一高度上至少均匀设置两组扶正筋2032,从而提高分支导向工具2固定在井壁时的稳定性。

扶正筋2032包括压板204、螺塞206、锁定弹簧207、锁定钢球208、预压弹簧209、锚爪210和径向活塞211。

扶正筋2032内的压板204上开有通孔,锚爪210可从通孔伸出并凸出于压板204。

锚爪210的外侧设置有锯齿槽,用于锚固垂直井眼1的井壁,锚爪210的内侧设置有盲孔,径向活塞211的外端插入盲孔内部,径向活塞211用于在径向运动时将锚爪210从压板204内侧压出。

扶正筋2032内设置有轴向凹槽,轴向凹槽上下端分别设置有轴向孔眼,螺塞206固定在轴向孔眼内,用于固定锁定弹簧207。

锚爪210上下两端分别设置有下沉台阶,下沉台阶外侧设置有半圆槽,当锚爪210伸出并锚固于井壁时,锁定钢球208的上半部或下半部被锁定弹簧207压入半圆槽内,将锚爪210锁定。

预压弹簧209设置于下沉台阶上,用于缓冲锚爪210向外伸出时对压板204的压力。

在一个示意性的例子中,可以通过向径向活塞211施加向外的推力,由于径向活塞211的外端插入锚爪210的盲孔内,径向活塞211在受到向外的推力后将锚爪210从压板204内侧推出,在锚爪210伸展过程中,上下端的下沉台阶内上预压弹簧209缓冲锚爪210对压板的压力。

锚爪210完全伸出并锚固于垂直井眼1的井壁,此时锁定钢球208的上半部或下半部被锁定弹簧207压入下沉台阶的半圆槽内,使锚爪210保持锚固状态锁定。

请参考图5,分支导向工具2的芯轴201为中空结构,且芯轴201的末端设置有引锥205,引锥205与芯轴201通过丝扣固定,引锥205的上部锥面设有开孔。

芯轴201的内壁开设有注液孔,外壁开设有活塞孔,注液孔与活塞孔之间导通,径向活塞211的一端插入活塞孔。

在一种可能的实施方式中,通过向钻柱3内投入封堵球9,封堵球9通过钻柱3进入芯轴201内腔并坐封于引锥205的上部锥面开孔。

锚爪210锚固过程中,从钻柱3向芯轴201注入钻井液并施加压力,钻井液在压力作用下通过注液孔流向活塞孔,并在压力推动下,推动径向活塞211径向运动。

请参考图2,分支导向工具2通过钻柱3下入垂直井眼1过程,芯轴201直插入导向筒体203的内腔,导向筒体203内腔均匀设置有四个导向孔2033,且导向孔2033处于封闭状态;分支导向工具2锚固于井壁后,上提钻柱3,用于连接芯轴201与钻柱3的剪钉202在拉力作用下断裂,钻柱3和芯轴201被提出垂直井眼1,提出钻柱3和芯轴201后的装置如图6所示。

钻柱3和芯轴201被提出垂直井眼1后,还须下入送管总成4与导向筒体203连接并在井壁上钻出分支井眼5。

请参考图7,其示出了本申请另一个示例性实施例提供的送管总成的结构示意图。

如图7所示,送管总成4包括钢丝绳401、吊环402、连续管404、抽芯杆403、锁扣405、送入头406、滚轮407以及滚轮407的转销408。

在一种可能的实施方式中,送管总成4的连续管404和钢丝绳401缠绕在地面的绞车设备上,下放送管总成4时,钢丝绳401的一端连接绞车设备,另一端与抽芯杆403顶部的吊环402连接,通过下放钢丝绳401和连续管404将送管总成4下入井内。

图8为图7中送入头406的截面图,在一种可能的设计中,抽芯杆403直插入送入头406内部,送入头406上部均匀设置有四个矩形沉槽,四个矩形沉槽中部分别设置有滚轮407和转销408,从地面下入的四组连续管404和抽芯杆403通过滚轮407夹持,送入头406通过锁扣405与导向筒体203上的扣槽2031实现咬合锁定。

此外,抽芯杆403上均匀设置有四个导向凹槽4061,每组连续管404分别贴合导向凹槽4061,连续管404可以贴合导向凹槽向下送入导向孔2033。

如图3所示,每组连续管404末端焊接有牵引水力喷射钻头409,牵引水力喷射钻头409可在连续管404向下送入过程中进入导向孔2033并延伸至导向筒体203外部。

在一种可能的设计中,牵引水力喷射钻头409设置有正向和反向喷射高压水射流的喷射孔,当牵引水力喷射钻头409接触垂直井眼1的井壁时,从地面向连续管404内泵入高压水射流,牵引水力喷射钻头409的正向喷射孔在井壁进行水力破岩,形成射流井眼,反向喷射孔向后喷射高压水射流为连续管404前进提供动力。

在一种应用场景下,通过绞车设备将送管总成4下入垂直井眼1内,送管总成4的抽芯杆403和送入头406进入导向筒体203内腔,通过不断将送管总成4下放,实现送入头406整体进入导向筒体203内腔,送入头406上的锁扣405与导向筒体203上部的扣槽2031实现咬合锁定。

在送入连续管404过程中,通过上提钢丝绳401将抽芯杆403抽离送入头406,抽芯杆403向上运动过程中带动滚轮407转动,滚轮407转动将四组连续管404贴合导向凹槽4061向下送入导向孔2033,连续管404在导向孔2033作用下发生弯曲进入导向筒体203的外部空间,牵引水力喷射钻头409在四个方向破岩形成分支井眼5,分支井眼5的深度可达数百米,通过不断上提抽芯杆403,直至牵引水力喷射钻头409进入待勘测地质甜点区域。

分支井眼5形成后,需要在地质甜点区域采集地质样本8,由于送入的连续管404末端焊接有牵引水力喷射钻头409,因此,还须使用磨钻总成6将位于分支井眼5内的牵引水力喷射钻头409磨穿。

请参考图9,其示出了本申请另一个示例性实施例提供的磨钻总成的结构示意图。

磨钻总成6由磨钻头601和软轴602构成,软轴602可在连续管404内弯曲和传递扭矩,磨钻头601外圆设置有螺旋线,磨钻头601前端切削刃上设置有金刚石磨粒。

在一种可能的实施方式中,将磨钻头601与软轴602的末端相连,通过在地面将磨钻总成6置于连接管404内并下入分支井眼5,在地面向软轴602施加旋转扭矩,软轴602在连续管404内持续旋转传递扭矩,磨钻头601在软轴602的作用下将牵引水力喷射钻头409磨穿。

磨钻总成6将牵引水力喷射钻头409磨穿后,从地面将连续管404内的软轴602连同磨钻总成6一起抽出,将磨钻总成6换成取芯总成7,通过软轴602将取芯总成7从连续管404送入分支井眼5。

请参考图10,其示出了本申请另一个示例性实施例提供的取芯总成的结构示意图。

取芯总成7是由截齿701、v形弹簧卡圈702、取芯钻头703、端盖704和软轴602构成。

取芯钻头703外圆设置有螺旋线,前端安装有截齿701,取芯钻头703内腔前端安装有v形弹簧卡圈702,取芯钻头703和软轴602通过端盖704连接固定,v形弹簧卡圈702允许地质样本8单向进入取芯钻头703内腔,v形弹簧卡圈702对地质样本8具有截断作用。

在一种可能的试实施方式中,取芯总成7通过软轴602下入分支井眼5,软轴602旋转带动取芯钻头703转动,v形弹簧卡圈702将钻取的地质样本8储存在取芯钻头703内腔,钻取地质样本8后抽出地面。

综上所述,本申请实施例提供的地质甜点勘测装置中,由于分支导向工具上的扶正筋的作用,可以将分支导向工具锚固于垂直井眼的井壁,由于分支导向工具上导向孔的作用,可以将下入连续管到处导向筒体外部;此外,送管总成末端的牵引水力喷射钻头通过喷射高压水射流在井壁上钻出分支井眼;取芯总成通过连续管从分支井眼钻取地质样本。本申请实施例中的地质甜点勘测装置可直接使用钻柱将分支导向工具下入废弃老井,通过送管总成钻出分支井眼,钻出分支井眼,无需重新钻井,降低了地质甜点勘测的成本。

结合上述实施例示出的地质甜点勘测装置,勘测人员采用上述装置勘测地质样本时,可以包括如下步骤。

一、将地质甜点勘测装置下入垂直井眼。

下入垂直井眼之前,确定勘测老井的数据,包括垂直井眼的深度、井壁的直径、分支井眼的深度、钢丝绳和连续管的长度等。

根据测量数据确定地质甜点勘测装置,通过钻柱将分支导向工具下入垂直井眼的指定位置。

二、将分支导向工具锚固于垂直井眼的井壁。

通过从地面向钻柱内投入封堵球,封堵球经过钻柱的中空结构进入芯轴内腔并坐封在引锥上部的锥面上。

通过在地面向钻柱内泵入钻井液并施加压力,钻井液从芯轴内腔进入注液孔和活塞孔,径向活塞受到钻井液的压力向井壁径向移动,径向活塞移动将锚爪从压板内侧推出。

通过持续向钻柱内泵入钻井液,直至锚爪完全伸出并锚固与垂直井眼的井壁,此时锁定钢球和锁定弹簧将锚爪状态锁定。

三、上提钻柱,将芯轴和钻柱抽出垂直井眼。

通过上提钻柱,将用于连接芯轴和导向筒体的剪钉拉断,并将钻柱和芯轴抽出垂直井眼,导向筒体锚固于垂直井眼的井壁,导向筒体上的导向孔露出。

四、下入送管总成,与导向筒体连接锁定。

通过使用地面绞车设备连接送管总成的连续管和钢丝绳,并将送管总成送入垂直井眼。

送管总成的连续管和抽芯杆通过滚轮夹持并插入送入头内。

送管总成的抽芯杆和送入头进入导向筒体内腔,送入头不断深入,直至送入头的锁扣与导向筒体上部的扣槽锁定。

五、送入连续管,钻出分支井眼。

通过地面绞车设备上提钢丝绳,钢丝绳将抽芯杆缓慢抽离送入头,抽芯杆上移过程带动滚轮转动,将连续管不断送入垂直井眼。

抽芯杆上移过程中,连续管及连续管末端焊接的牵引水力喷射钻头贴合抽芯杆上的导向凹槽向下进入导向孔。

连续管在导向孔作用下实现弯曲并伸出导向筒体外部。

通过地面向连续管内泵入高压流体,高压流体经过连续管从牵引水力喷射钻头喷射正向和反向高压喷射水流,正向水射流在垂直井眼的井壁进行破岩并形成分支井眼,反向水射流提供钻头前进的牵引力。

通过钢丝绳将抽芯杆不断抽离,连续管不断送入,直至将将抽芯杆完全抽离送入头并提出垂直井眼,牵引水力喷射钻头进入地质甜点区域。

六、送入磨钻总成,磨穿牵引水力喷射钻头。

通过在地面向连续管内通入软轴,磨钻总成连接于软轴末端,在地面通入软轴过程中向软轴施加扭矩,软轴旋转带动磨钻总成旋转,磨钻总成进入分支井眼并到达牵引水力喷射钻头处。

磨钻总成的磨钻头通过软轴施加的扭矩不断旋转将牵引水力喷射钻头磨穿。

通过在地面起出软轴,将磨钻总成带出地面。

七、送入取芯总成,钻取地质样本。

将取芯总成固定于软轴末端并通过连续管下入分支井眼内。

取芯总成在软轴作用下伸出连续管末端进入地质甜点区域。

通过软轴旋转带动取芯钻头转动,v形弹簧卡圈将钻取的地质样本储存在取芯钻头内腔。

钻取地质样本后起出软轴,将取芯总成和地质样本带出地面。

以上所述仅为本申请的可选的实施例,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。


技术特征:

1.一种地质甜点勘测装置,其特征在于,所述装置包括:分支导向工具(2)、钻柱(3)、送管总成(4)和取芯总成(7);

所述分支导向工具(2)包括芯轴(201)和导向筒体(203),所述芯轴(201)插入所述导向筒体(203)内腔并通过剪钉(202)固定;所述导向筒体(203)设置有扶正筋(2032)和弯曲的导向孔(2033),所述扶正筋(2032)用于将所述分支导向工具(2)固定于垂直井眼(1)的井壁上,所述导向孔(2033)用于连通所述导向筒体(203)的内腔与外部空间;

所述钻柱(3)的下部与所述分支导向工具(2)的上部相连,所述钻柱(3)用于将所述分支导向工具(2)下入所述垂直井眼(1);

所述送管总成(4)包括连续管(404)和牵引水力喷射钻头(409),所述牵引水力喷射钻头(409)设置在所述连续管(404)的末端;送管过程中,所述送管总成(4)插入所述导向筒体(203)内腔,所述连续管(404)通过所述导向孔(2033)延伸至所述导向筒体(203)外部,所述牵引水力喷射钻头(409)用于在井壁上破岩形成分支井眼(5);

所述取芯总成(7)用于通过所述连续管(404)下入所述分支井眼(5)钻取地质样本(8)。

2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,

所述扶正筋(2032)包括压板(204)、螺塞(206)、锁定弹簧(207)、锁定钢球(208)、预压弹簧(209)、锚爪(210)和径向活塞(211);

所述压板(204)开有通孔,所述锚爪(210)用于从所述通孔伸出并凸出于所述压板(204);

所述锚爪(210)的外侧设置有锯齿槽,用于锚固所述垂直井眼(1)的井壁,所述锚爪(210)的内侧设置有盲孔,所述径向活塞(211)的外端插入所述盲孔内部,所述径向活塞(211)用于在径向运动时将所述锚爪(210)从所述压板(204)内侧压出;

所述扶正筋(2032)内设置有轴向凹槽,所述轴向凹槽上下端分别设置有轴向孔眼,所述螺塞(206)固定在所述轴向孔眼内,用于固定所述锁定弹簧(207);

所述锚爪(210)上下两端分别设置有下沉台阶,所述下沉台阶外侧设置有半圆槽,当所述锚爪(210)伸出并锚固于井壁时,所述锁定钢球(208)的上半部或下半部被所述锁定弹簧(207)压入所述半圆槽内,将所述锚爪(210)锁定;

所述预压弹簧(209)设置于所述下沉台阶上,用于缓冲所述锚爪(210)向外伸出时对所述压板(204)的压力。

3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述导向筒体(203)外部的至少两个高度上分别设置有所述扶正筋(2032),所述导向筒体(203)的同一高度上至少均匀设置两组所述扶正筋(2032)。

4.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述芯轴(201)为中空结构,且所述芯轴(201)的末端设置有引锥(205),所述引锥(205)的上部锥面设有开孔;

所述芯轴(201)的内壁开设有注液孔,外壁开设有活塞孔,所述注液孔与所述活塞孔之间导通,所述径向活塞(211)的一端插入所述活塞孔;

通过所述钻柱(3)向所述芯轴(201)投入封堵球(9)后,所述引锥(205)的上部锥面被所述封堵球(9)坐封;

锚固过程中,从所述钻柱(3)向所述芯轴(201)注入的钻井液通过所述注液孔流向所述活塞孔,并在压力推动下,推动所述径向活塞(211)径向运行。

5.根据权利要求4所述的装置,其特征在于,

所述分支导向工具(2)下入垂直井眼(1)过程,所述芯轴(201)插入所述导向筒体(203)的内腔,所述导向筒体(203)上的所述导向孔(2033)处于封闭状态;

上提所述钻柱(3)过程中,所述剪钉(202)在拉力作用下断裂,所述钻柱(3)和所述芯轴(201)被提出所述垂直井眼(1)。

6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述送管总成(4)包括钢丝绳(401)、吊环(402)、所述连续管(404)、抽芯杆(403)、锁扣(405)、送入头(406)、滚轮(407)以及所述滚轮(407)的转销(408);

所述抽芯杆(403)顶部设置有所述吊环(402),所述抽芯杆(403)通过所述吊环(402)连接所述钢丝绳(401)下入所述垂直井眼(1);

从地面下入的所述连续管(404)和所述抽芯杆(403)通过所述滚轮(407)夹持;

所述导向筒体(203)上部设置有扣槽(2031),所述送入头(406)通过所述锁扣(405)与所述扣槽(2031)咬合锁定;

所述滚轮(407)设置在所述送入头(406)上部的矩形沉槽内,所述滚轮(407)用于通过转动将所述连续管(404)和所述牵引水力喷射钻头(409)向下送入所述导向孔(2033)。

7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,所述抽芯杆(403)上均匀设置有四个导向凹槽(4061),从地面下入的四组所述连续管(404)和所述抽芯杆(403)插入所述送入头(406)内,每组所述连续管(404)分别贴合所述导向凹槽(4061),所述导向凹槽(4061)用于引导所述连续管(404)分别进入对应的所述导向孔(2033)。

8.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,

下入所述送管总成(4)过程中,所述抽芯杆(403)和所述送入头(406)下入所述导向筒体(203)内腔,当所述送入头(406)整体进入所述导向筒体(203)内腔时,所述锁扣(405)和所述导向筒体(203)上部的所述扣槽(2031)实现锁定;

通过所述钢丝绳(401)上提所述抽芯杆(403)时,所述抽芯杆(403)带动所述滚轮(407)转动,所述滚轮(407)带动所述连续管(404)向下运动并进入所述导向孔(2033),所述连续管(404)在所述导向孔(2033)的引导下弯曲并延伸至所述导向筒体(203)的外部。

9.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置还包括磨钻总成(6),所述磨钻总成(6)包括磨钻头(601)和软轴(602);

所述磨钻头(601)与所述软轴(602)的末端相连,通过在地面将所述磨钻总成(6)置于所述连接管(404)内并下入分支井眼(5),在地面向所述软轴(602)施加旋转扭矩,所述软轴(602)在所述连续管(404)内持续旋转传递扭矩,所述磨钻头(601)在所述软轴(602)的作用下将所述牵引水力喷射钻头(409)磨穿。

10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述取芯总成(7)前端安装有截齿(701),内腔安装有v形弹簧卡圈(702),所述取芯钻头(703)和所述软轴(602)通过端盖(704)连接固定;

所述取芯总成(7)通过所述软轴(602)下入所述分支井眼(5),所述软轴(602)用于旋转带动所述取芯钻头(703)转动,所述v形弹簧卡圈(702)用于将钻取的地质样本(8)储存在取芯钻头(703)内腔。

技术总结
本申请公开了一种地质甜点勘测装置,涉及地质勘探领域。所述装置包括:分支导向工具、钻柱、送管总成和取芯样本;分支导向工具包括芯轴和导向筒体,芯轴与导向筒体通过剪钉固定;导向筒体设置有扶正筋和导向孔,扶正筋用于将分支导向工具固定于垂直井眼的井壁,导向孔用于连通导向筒体的内腔与外部空间;钻柱的下部与分支导向工具的上部相连,钻柱用于将分支导向工具下入垂直井眼;送管总成包括连续管和牵引水力喷射钻头,牵引水力喷射钻头设置在连续管的末端;送管过程中,送管总成插入导向筒体内腔,连续管通过导向孔延伸至导向筒体外部,牵引水力喷射钻头用于在井壁上形成分支井眼;取芯总成用于通过连续管下入分支井眼钻取地质样本。

技术研发人员:何骁;佘朝毅;郑健;井翠;陈满;张大椿;聂舟;张家浩;吴沣怡;衡德;高欢
受保护的技术使用者:中国石油天然气股份有限公司
技术研发日:2021.01.13
技术公布日:2021.08.03

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