一种绳索取芯井眼轨迹监测装置的制作方法

1.本发明涉及绳索取芯设备技术领域，特别涉及一种绳索取芯井眼轨迹监测装置。


背景技术：

2.井眼轨迹是考核井身质量的重要指标，在钻井施工中，通过井眼轨迹监测数据分析结果，对钻井参数进行优化，对钻具组合及钻井工艺进行调整，以实现井身质量达到设计的要求。
3.近年来，随着煤层气项目蓬勃发展，煤层气钻井业务量呈上升趋势，煤层气钻井施工也走向规范化，井身质量涉及到后期排采及上产规模等一系列重大生产问题，因此在煤层气勘探开发中是一项重要的基础参数。煤层气钻井不同于石油钻井，要求煤芯在规定时间内提出井筒，装罐密封对煤芯产气情况进行解吸，取得真实、准确的煤层含气量资料，并作为后期开发部署的重要依据之一。因此，绳索取芯技术在煤层气钻井施工中得到广泛应用。
4.绳索取芯的工作原理属于双管单动取芯工具，取芯钻进前把取芯内筒用投放方式，经钻杆柱内径进入井底取芯外筒，通过座环限定取芯内筒投放位置，在取芯内筒坐入取芯外筒座环的同时，取芯内筒卡簧机构弹出，使取芯钻进中取芯内筒不受岩心推力上行的同时保持取芯内筒入芯口与外筒取芯钻头有一定的间隙，取芯内筒悬挂机构的轴承串部件实现了取芯钻进过程中外筒随钻具径向转动，取芯内筒不转与地层岩心保持轴向运动，确保取芯钻进中岩心顺利进入取芯内筒，不受钻井液冲刷保持岩心完整度。
5.单点测斜过程是把测斜仪与钢缆连接，用绞车把仪器通过钻杆内径下放至井底进行测量，取得测量结果后把测斜仪器提出井口读取测量结果。钻具中有取芯内筒的情况下进行单点测斜，容易在测斜仪器下放过程中损伤取芯内筒打捞机构，造成取芯内筒打捞故障，使岩心不能及时提出井筒，造成地层数据不准确，含气量解吸数据失真，失去钻井意义。钻具中无取芯内筒情况下测斜，测斜仪通过取芯外筒，直接进入井底接触地层，较软的地层下放的测斜仪器串容易嵌入地层，不能顺利提出测斜仪器，即使斩断钢缆强行起钻也会把测斜仪器留在井底，造成严重的井内事故。
6.公开号为cn1049542a的中国发明专利公开了绳索取芯钻具，该发明的技术方案为：根据空心圆柱形弹性体轴向受压变形时，若直径变形量相同，则轴向压力与弹性体发生变形部分的轴向长度成反比的原理，用一个较长的弹性体和一个内径稍大于弹性体外径的套，调整套的位置，使弹性体部分进入套中或从套中完全退出，以调整弹性体可产生径向变形的自由面长度，从而改变所需压力的办法，实现对岩芯堵塞报信压力的调节，但是该发明无法实现在绳索取芯的过程中进行测斜，这样会导致时间成本的增加，因此针对该缺陷发明了一种绳索取芯井眼轨迹监测装置。


技术实现要素：

7.针对上述技术问题，一种绳索取芯井眼轨迹监测装置，包括：取芯外筒、钢索、外筒
座环和测斜仪总成，所述的取芯外筒由四段钢管连接而成，工作状态下取芯外筒的轴线方向为重力方向，所述的外筒座环与取芯外筒内壁之间通过螺纹连接；所述的测斜仪总成与取芯外筒同轴心，所述的测斜仪总成由四段杆连接而成，所述的测斜仪总成最上一段上端面与钢索连接，所述的测斜仪总成沿重力方向的第三段杆外表面固定安装有定位托盘。
8.进一步的，所述取芯外筒四段钢管连接处为螺纹连接，所述的取芯外筒沿重力方向的第四段钢管下方连接有工作钻头。
9.进一步的，所述的取芯外筒沿重力方向第二段与第三段连接处通过螺纹与外筒座环连接。
10.进一步的，所述测斜仪总成的四段杆之间通过螺纹连接。
11.进一步的，所述的测斜仪总成沿重力方向第二段杆外表面设置有矩形凹槽，所述测斜仪总成的矩形凹槽内装有测斜仪，所述的测斜仪总成沿重力方向的第三段杆外表面设置有孔洞，所述的测斜仪总成沿重力方向的第三和第四段杆的内部设置有水道，所述的测斜仪总成沿重力方向的第四段杆外表面下端为楔形。
12.进一步的，所述的测斜仪总成沿重力方向的第三内部的水道与取芯外筒同轴心，所述的测斜仪总成的孔洞与水道接通，所述的测斜仪总成的孔洞位于定位托盘上方。
13.进一步的，所述的外筒座环上侧设置有取芯外筒8
°
的斜面，所述的外筒座环设置有通孔，所述的外筒座环通孔与取芯外筒同轴心，所述的外筒座环通孔直径大于测斜仪总成沿重力方向的第三段杆和第四段杆的直径。
14.进一步的，所述的定位托盘下侧也设置有斜面，所述的定位托盘下侧斜面的倾斜角度与外筒座环斜面的倾斜角度相同，所述的定位托盘设置有通孔，所述的定位托盘通孔与外筒座环通孔同轴心，所述的测斜仪总成固定安装在定位托盘通孔内。
15.进一步的，所述的测斜仪总成沿重力方向的第二段杆所用材料为无磁材料。
16.本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）解决了在巨厚煤层中连续取芯段的过程中无法进行测斜的问题；（2）避免测斜仪在测斜的过程中直接落入井底而导致井筒事故的发生；（3）测斜杆件引鞋上部与定位托盘连接处有分流水道设计，特殊情况下，通过分流水道建立井筒内循环；（4）在测斜过程中如果出现井内复杂情况，时间来不及把测斜仪器提出井底，可以斩断连接钢缆，对上方钻杆尽快恢复循环，待复杂情况解除后，起钻后测斜仪器可随着钻具一起提升到地面，不会造成仪器遗留井内事故。
附图说明
17.图1为本发明整体结构示意图。
18.图2为图1中a处局部放大示意图。
19.图3为图1中b处局部放大示意图。
20.图4为图1中c处局部放大示意图。
21.图5为本发明测斜仪总成与定位装置连接关系示意图。
22.附图标记：1-取芯外筒；2-钢索；3-测斜仪总成；4-定位装置；301-悬挂头；302-仪器仓；303-加重杆；304-引鞋杆；401-定位托盘；402-外筒座环。
具体实施方式
23.下面结合并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
24.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
25.如附图1所示：所述的定位装置4与取芯外筒1构成螺纹配合，所述的测斜仪总成3安装在定位装置4上，通过钢索2将测斜仪总成3吊放入取芯外筒1内，所述的钢索2与地面上的牵引设备连接。
26.如附图1～附图5所示：测斜仪总成3设置有悬挂头301、仪器仓302、加重杆303和引鞋杆304，相邻的两端之间通过螺纹连接，悬挂头301、仪器仓302、加重杆303和引鞋杆304同轴心，仪器仓302与取芯外筒1同轴心，取芯外筒1由四段钢管连接而成，取芯外筒1每组相邻钢管之间的连接处为螺纹连接，最下方的钢管与工作钻头连接。
27.如附图1、附图2和附图5所示：悬挂头301上端固定连接有钢索2，仪器仓302外表面设置有矩形孔洞，矩形孔洞内安装有测斜仪，仪器仓302采用无磁材料，仪器仓302矩形孔洞下端面与悬挂头301上表面的距离为定位装置45m，加重杆303外表面设置有圆形孔洞，加重杆303和引鞋杆304内部设置有水道，加重杆303的孔洞与水道连通，加重杆303外表面的孔洞位于定位托盘401上方，定位托盘401设置有通孔，定位托盘401通孔内固定安装有加重杆303，引鞋杆304外表面下端为楔形。
28.如附图1、附图2所示：取芯外筒1沿重力方向第二段与第三段连接处通过螺纹与外筒座环402连接，外筒座环402上侧设置有取芯外筒18
°
的斜面，外筒座环402设置有通孔，外筒座环402通孔与取芯外筒1同轴心，外筒座环402通孔直径大于引鞋杆304的直径，定位托盘401下侧也设置有斜面，定位托盘401下侧斜面的倾斜角度与外筒座环402斜面的倾斜角度相同，定位托盘401通孔与外筒座环402通孔同轴心。
29.工作原理：在绳索取芯过程间隙中通过钢索2将测斜仪总成3放入取芯外筒1内，当引鞋杆304下端的斜面接触到外筒座环402上方斜面时，引鞋杆304沿着外筒座环402斜面滑动之后落入外筒座环402的通孔内，当下放一定距离后定位托盘401下方斜面与外筒座环402上方斜面接触，这时外筒座环402将定位托盘401卡住，之后仪器仓302矩形孔洞内的测斜仪开始工作，从而实现测斜功能，避免测斜仪直接放入时落入井底而造成发生事故，到井底发生复杂状况无法进行取芯和测斜过程时，直接斩断钢索2，待排除井底的复杂状况时将取芯外筒1和测斜仪总成3同时取出，防止由于井底的复杂状况而造成测斜仪落入井底而发生事故。