侧壁取芯工具系统和方法技术方案

本文提出的系统和方法包括侧壁取芯工具组件，其用于从井筒的侧壁返回岩石的岩心塞，作为勘探和生产碳氢化合物的数据收集工作的一部分。本公开的取芯钻头和取芯轴提供了在钻入地层时使切屑远离钻头面移动的空间。此外，某些实施方案包括在取芯轴的第一轴向端处沿周向设置在外表面上的多个入口、设置在取芯轴的内表面上的多个内部凹槽，和/或设置在外表面上的多个翅片以引导钻屑和碎屑远离取芯钻头流动。除了为切屑远离取芯钻头移动提供更多空间之外，随着取芯钻头接触或接合地层的表面积减小，驱动取芯钻头所需的扭矩也减小。驱动取芯钻头所需的扭矩也减小。驱动取芯钻头所需的扭矩也减小。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】侧壁取芯工具系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年5月22日提交的名称为“用于切屑移除的优化侧壁取芯钻头”的美国临时专利申请序列号63/028,623和2020年12月11日提交的名称为“用于机械侧壁取芯工具的取芯轴”的美国临时专利申请序列号63/124,703的优先权和权益，这两个专利申请的全部内容通过引用结合于此。

技术介绍

[0003]本公开总体上涉及用于在井筒内执行侧壁取芯的系统和方法。
[0004]该部分意图为读者介绍本领域中可能与下文描述和/或要求保护的本技术的各个方面相关的各个方面。该论述被认为有助于向读者提供背景信息，以便于更好地理解本公开的各个方面。因此，应当理解，这些说明应从此角度进行阅读，并且不应被视为任何形式的承认。
[0005]石油和天然气行业包括许多子行业，诸如勘探、钻井、测井、开采、运输、提炼、零售等。在勘探和钻井过程中，由于可能包括资源的发现、观察和/或开采的原因，井筒可能被钻入地下。这些资源可能包括石油、天然气、水或地下元素的任何其他组合。
[0006]可以钻出井筒或井眼以例如定位和生产碳氢化合物。在井开发作业期间，可能期望评估和/或测量遇到的地层、地层流体和/或地层气体的特性。一些地层评估可以包括从井筒的侧壁提取岩心样品(例如，岩石样品)。可以使用联接到井下工具的取芯工具提取岩心样品，所述井下工具被降低到井筒中并且邻近地层定位。取芯工具的中空取芯轴或钻头可以从井下工具中延伸出来并被推靠在地层上以穿透地层。地层或岩心样品填充取芯轴的中空部分或腔，并且从地层中取出取芯轴，将样品保持在腔内。
[0007]使用空心取芯钻头获得的样品通常称为“岩心样品”或“岩心塞”。一旦岩芯样品被输送到地面，就可以对其进行分析，以评估构成地层的材料的储层储存容量(例如孔隙度)和流动潜力(例如渗透率)等；地层孔隙中所含流体和矿床的化学和矿物成分；以及地层材料的束缚水含量。从样品分析中获得的信息用于设计和实施完井和生产设施。

技术实现思路

[0008]下文阐述了本文所述的某些实施方案的
技术实现思路
。应当理解，提出这些方面仅仅是为了向读者提供这些特定实施方案的简要概述，并且这些方面并非旨在限制本公开的范围。
[0009]本文提出的系统和方法包括一种侧壁取芯工具组件，其包括取芯轴，所述取芯轴具有内腔并且被配置为在所述取芯轴的第一轴向端处联接到取芯马达轴。所述取芯轴包括在所述取芯轴的所述第一轴向端处沿周向设置在所述取芯轴的第一外表面上的多个铲斗。所述多个铲斗中的每个铲斗形成从所述取芯轴的外部到所述取芯轴的内部的导管。所述侧壁取芯工具组件还包括在所述取芯轴的第二轴向端处联接到所述取芯轴的取芯钻头。
[0010]本文提出的系统和方法还包括一种侧壁取芯工具组件，其包括取芯轴，所述取芯
轴具有内腔并且被配置为在所述取芯轴的第一轴向端处联接到取芯马达轴。所述取芯轴包括在所述取芯轴的所述第一轴向端处沿周向设置在所述取芯轴的第一外表面上的多个铲斗。所述多个铲斗中的每个铲斗形成从所述取芯轴的外部到所述取芯轴的内部的导管。所述取芯轴还包括设置在所述取芯轴的内表面上的多个内部凹槽。所述侧壁取芯工具组件还包括在所述取芯轴的第二轴向端处联接到所述取芯轴的取芯钻头。所述侧壁取芯工具组件还包括设置在所述取芯钻头的第二外表面和所述取芯轴的第一外表面中的至少一者上的多个翅片。
[0011]本文提出的系统和方法还包括一种侧壁取芯工具组件，其包括取芯轴，所述取芯轴具有内腔并且被配置为在所述取芯轴的第一轴向端处联接到取芯马达轴。所述侧壁取芯工具组件还包括在所述取芯轴的第二轴向端处联接到所述取芯轴的取芯钻头。所述取芯钻头包括至少两个切削垫，所述至少两个切削垫被配置为在所述至少两个切削垫之间周向地并且在所述取芯钻头的径向外部产生至少两个外通道区域，以及在所述至少两个切削垫之间周向地并且在所述取芯钻头的径向内部产生至少两个内通道区域。
[0012]可相对于本公开的各个方面对上文提及的特征进行各种改进。另外的特征同样也可并入这些各个方面中。这些改进和另外的特征可单独地或以任何组合存在。例如，下文关于所示的实施方案中的一个或多个实施方案讨论的各种特征可单独地或以任何组合并入到本公开的上文描述的各方面中的任何方面中。上文提出的简要概述旨在使读者熟悉本公开的实施方案的某些方面和背景，而不限制要求保护的主题。
附图说明
[0013]以下将参考附图描述本公开的某些实施方案，其中相同的附图标记表示相同的元件。然而，应当理解，附图示出了本文所述的多种实施方式，并且不意味着限制本文所述的各种技术的范围。
[0014]图1是根据本公开的一个或多个实施方案的取芯系统的实施方案的示意图；
[0015]图2A至图2C是根据本公开的一个或多个实施方案的侧壁取芯工具组件的示意图，包括取芯轴和取芯钻头的特写视图；
[0016]图3A和图3B分别以透视图和前视图示出了根据本公开的一个或多个实施方案的示例性取芯钻头；
[0017]图4A和图4B分别以透视图和前视图示出了根据本公开的一个或多个实施方案的另一个示例性取芯钻头；
[0018]图5A至图5C分别以局部横截面侧视图、前视图和横截面视图示出了根据本公开的一个或多个实施方案的具有切口槽的示例性取芯轴和钻头面；
[0019]图6A至图6C分别以局部横截面侧视图、前视图和横截面视图示出了根据本公开的一个或多个实施方案的具有切口槽的另一个示例性取芯轴和钻头面；
[0020]图7A至图7C示出了根据本公开的一个或多个实施方案的取芯轴上的入口特征的侧视图以及特写外部视图和内部视图；
[0021]图8A至图8C示出了根据本公开的一个或多个实施方案的取芯轴的俯视横截面视图；
[0022]图9A至图9C是根据本公开的一个或多个实施方案的取芯轴和取芯钻头的横截面
视图；
[0023]图10A和图10B是根据本公开的一个或多个实施方案的取芯轴和取芯钻头的透视图；
[0024]图11A和图11B分别是根据本公开的一个或多个实施方案的取芯轴和取芯钻头的横截面视图和侧视图，示出了产生限定或定向的流动的各种流动路径；以及
[0025]图12是根据本公开的一个或多个实施方案的图11A和图11B的取芯轴和取芯钻头的透视图。
具体实施方式
[0026]下文将描述本公开的一个或多个具体实施方案。这些描述的实施方案仅是当前公开的技术的示例。另外，为了提供对这些实施方案的简要描述，说明书中可能不会描述实际实施方式的所有特征。应当理解，如同在任何工程或设计项目中一样，在开发任何此类实际实施方式时，都必须作出与实施方式特定相关的众多决定，以实现开发人员的特定目标，诸如遵守与系统相关以及与业务相关的约束，这些约束可能会随实施方式而变化。此外，应当理解，这种开发工作可能是复杂且耗时的，但是对受益于本公开的普通技术人员而言，这仍将是设计、制作和生产中的常规任务。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种侧壁取芯工具组件，其包括：取芯轴，其具有内腔并且被配置为在所述取芯轴的第一轴向端处联接到取芯马达轴，其中所述取芯轴包括沿周向设置在所述取芯轴的第一外表面上的多个铲斗，并且其中所述多个铲斗中的每个铲斗形成从所述取芯轴的外部到所述取芯轴的内部的导管；以及取芯钻头，其在所述取芯轴的第二轴向端处联接到所述取芯轴。2.根据权利要求1所述的侧壁取芯工具组件，其中所述多个铲斗设置在从所述取芯轴的所述第一轴向端延伸的所述取芯轴的所述第一外表面的大致圆锥形表面部分上。3.根据权利要求1所述的侧壁取芯工具组件，其中所述多个铲斗设置在从所述取芯轴的所述第二轴向端延伸的所述取芯轴的所述第一外表面的大致圆柱形部分上。4.根据权利要求1所述的侧壁取芯工具组件，其中所述多个铲斗沿周向对称地分布在所述取芯轴的所述第一外表面上。5.根据权利要求1所述的侧壁取芯工具组件，其中所述多个铲斗沿周向不对称地分布在所述取芯轴的所述第一外表面上。6.根据权利要求1所述的侧壁取芯工具组件，其中所述多个铲斗中的每个铲斗包括进入窗口，所述进入窗口具有与相应铲斗的离开窗口的第二几何形状不同的第一几何形状。7.根据权利要求1所述的侧壁取芯工具组件，其中所述多个铲斗中的每个铲斗包括与相应铲斗的离开角不同的进入角。8.根据权利要求1所述的侧壁取芯工具组件，其中所述多个铲斗中的每个铲斗包括与所述多个铲斗中的其他铲斗不同的几何形状和/或尺寸。9.根据权利要求1所述的侧壁取芯工具组件，其中所述取芯轴包括设置在所述取芯轴的内表面上的多个内部凹槽。10.根据权利要求9所述的侧壁取芯工具组件，其中所述多个内部凹槽沿着所述取芯轴的所述内表面的轴向长度纵向延伸。11.根据权利要求9所述的侧壁取芯工具组件，其中所述多个内部凹槽沿着所述取芯轴的所述内表面的轴向长度螺旋地延伸。12.根据权利要求9所述的侧壁取芯工具组件，其中所述多个内部凹槽沿周向对称地分布在所述取芯轴的所述内表面上。13.根据权利要求9所述的侧壁取芯工具组件，其中所述多个内部凹槽沿周向不对称地分布在所述取芯轴的所述内表面上。14.根据权利要求9所述的侧壁取芯工具组件，其中所述多个内部凹槽中的每个内部凹槽轴向延伸小于所述取芯轴的所述内表面的整个轴向长度。15.根据权利要求9所述的侧壁取芯工具组件，其中所述多个内部凹槽中的每个内部凹槽轴向延伸所述取芯轴的所述内表面的整个轴向长度。16.根据权利要求1所述的侧壁取芯工具组件，其包括设置在所述取芯钻头的第二外表面和所述取芯轴的所述第一外表面中的至少一者上的多个翅片。17.根据权利要求16所述的侧壁取芯工具组件，其中所述多个翅片设置在所述取芯轴的所述第一外...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：斯伦贝谢技术有限公司，
类型：发明
国别省市：