一种防止内总成跟动的取心钻具单动装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106869840A(43)申请公布日2017.06.20(21)申请号201710091897.7(22)申请日2017.02.21(71)申请人中国地质科学院勘探技术研究所地址065000河北省廊坊市金光道77号(72)发明人张恒春闫家王稳石曹龙龙许洁张金昌(74)专利代理机构石家庄冀科专利商标事务所有限公司13108代理人李羡民雷秋芬(51)Int.Cl.E21B25/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种防止内总成跟动的取心钻具单动装置(57)摘要一种防止内总成跟动的取心钻具单动装置，属于地质岩心钻探技术领域。所述防止内总成跟动的取心钻具单动装置由上接头、反转机构、轴承腔、单动轴承和心轴组成；所述上接头和轴承腔通过螺纹连接方式装配；所述心轴通过上下两排单动轴承安装于轴承腔中；所述反转机构由筒状壳体和固定在壳体内腔中的反转叶轮组成，所述壳体以间隙配合方式套装在上接头的中心孔内，其下端通过反向螺纹结构与心轴连接。本发明结构简单，造价低，不影响钻具结构，便于推广，因此可大大提高岩心质量和采取率，增加回次进尺，提高钻进效益。CN106869840ACN106869840A权利要求书1/1页1.一种防止内总成跟动的取心钻具单动装置，其特征在于：所述防止内总成跟动的取心钻具单动装置由上接头(1)、反转机构(2)、轴承腔(3)、单动轴承(4)和心轴(5)组成；所述上接头(1)和轴承腔(3)通过螺纹连接方式装配；所述心轴(5)通过上下两排单动轴承(4)安装于轴承腔(3)中；所述反转机构(2)由筒状壳体(2-1)和固定在壳体(2-1)内腔中的反转叶轮组成，所述壳体(2-1)以间隙配合方式套装在上接头(1)的中心孔内，其下端通过反向螺纹结构与心轴(5)连接。2.根据权利要求1所述的防止内总成跟动的取心钻具单动装置，其特征在于：所述反转机构(2)的壳体(2-1)与上接头(1)的中心孔的配合间隙为2mm。3.根据权利要求2所述的防止内总成跟动的取心钻具单动装置，其特征在于：所述反转叶轮为单组螺旋叶片结构(2-2)，其旋向与钻具外总成旋转方向相反。4.根据权利要求2所述的防止内总成跟动的取心钻具单动装置，其特征在于：所述反转叶轮为三组螺旋叶片结构(2-3)，其三组螺旋叶片沿周向均匀布置，每一组螺旋叶片的旋向与钻具外总成旋转方向相反。5.根据权利要求2所述的防止内总成跟动的取心钻具单动装置，其特征在于：所述反转叶轮包括沿轴向布置的若干组涡轮(2-4)，在每一组涡轮(2-4)中设有若干叶片(2-4-1)，在与取心钻具单动装置轴线平行的切面上，所述叶片(2-4-1)的叶型曲线在P区域的函数表达式为：yp＝5.6790865-0.4926923x-0.1215985x2+0.04100393x3-0.0025592x4+0.0000442x5；叶片的叶型曲线在S区域的函数表达式为：ys＝4.1168499-1.2776876x-0.0142479x2+0.0303192x3-0.001409x4+0.0000025x5。6.根据权利要求5所述的防止内总成跟动的取心钻具单动装置，其特征在于：所述叶片(2-4-1)的叶型曲线入射端圆弧半径R1＝0.75mm，其圆心坐标为(0.75,4.3751)；出射端圆弧半径R2＝0.4mm，其圆心坐标为(10.6082,8.5742)。2CN106869840A说明书1/3页一种防止内总成跟动的取心钻具单动装置技术领域[0001]本发明涉及一种取心钻具，尤其是一种可防止内总成跟动的取心钻具单动装置，属于地质岩心钻探技术领域。背景技术[0002]在地质岩心钻探领域，取心钻进作业时，经常发生取心钻具的内总成跟动外总成(即高速旋转的外总成带动内总成以一定的速度同向旋转)的现象。取心钻进时，钻具外总成高速旋转，单动轴承存在的滚动摩擦阻力F1，内、外总成之间的钻井液也存在摩擦阻力F2，F1和F2是钻具内总成跟动的主要原因，且钻具转速越高，跟动现象越严重，因此，在井底动力(涡轮钻具、螺杆钻具)取心钻进、小直径地表驱动取心钻进时，跟动现象尤为明显。[0003]取心钻进过程中，内总成跟动是一种有害的现象，一方面会造成岩心破碎，降低岩心的原状性，增加岩心利用难度；另一方面也会造成岩心堵心，降低回次进尺和取心率，从而降低钻进效率，增加工程成本。针对上述问题，传统的解决方法是被动地增加泥浆的润滑性，以减小内、外总成间钻井液的摩擦阻力F2，从而减弱跟动现象，但这既增加了取心钻进成本，又不能从根本上消除内总成跟动现象。发明内容[0004]本发明提供一种防止内总成跟动的取心钻具单动装置，它在传统单动装置的基础上增加提供内总成反转力的机