1、第五章 取芯工具一、概述取芯工具主要用于石油、地质勘探钻井中获取岩样。取心工具的类型较多，按工具结构可分为：单筒式和双筒式取心工具；按割心方式可分为：自锁式、加压式、差动式和砂卡式取心工具；按取心长度可分为：短筒取心工具和中长筒取心工具；按取心方式与取心目的又可分为：常规取心工具和特殊取心的工具。二、型号表示方法1、型号表示方法XXX XXXXXX工具可取岩心的名义直径，mm取心工具外岩心筒外径，mm工具分类代号：QXZ 表示自锁式常规取心工具QXJ 表示加压式常规取心工具示例：(Z180105 表示为 105m 自锁式常规取心工具，外岩心筒外径为 180mm，可取岩心名义直径2、现有型号自锁
2、式常规取芯工具 250P6 3/4250P4 3/4川 7-4 川 5-4表 1022 取 心 工 具 技 术 规 格型 号 川 54 250P4 3/4 川 74 250P6 3/4长 度 mm 18400 18290 18400 18290外 简外 径 内 径 ， mm 12193 12065 172136 171145内 筒外 径 内 径 ， mm 8572 6668 121108 10160顶 端 螺 纹 3 1/2IF 3 1/2IF 4 1/2IF 4 1/2IF钻 头 尺 寸 ， in 5 7/86 1/2 5 7/86 1/2 7 1/29 5/8 8 1/29 5/8岩 心
3、直 径 ， mm 66 66 101 101.6三、结构、工作原理。1、 结构（1）川-4 型常规取芯工具由安全接头、旋转总成、稳定器、外筒、内筒、岩芯爪、取芯钻头和辅助工具等部件组成，如图 10-10 所示。（2）250P 取芯工具由安全接头、悬挂轴承、外筒内筒、稳定器、岩心卡簧和取心钻头等组成，如图 10-132、工具特点(1) 外筒采用高强度厚壁无缝钢管制作，并带多个稳定器，稳定性好，有利于提高岩心收获率，延长取心钻头使用寿命。(2) 除钢内简外，还配备了具有轻质、耐温、耐腐蚀、强度高、管壁光滑等优点的玻璃钢内筒，岩心进入阻力小。取满岩心的玻璃钢内筒，可切割成数节，两端密封，便于运输和储
4、存。(3) 每节内、外筒长度相等，操作者可随意选择组合成不同长度的岩心筒。内筒套在外筒里一起吊升，可以节约装配时间。(4) 稳定器螺旋筋表面镶焊硬质合金，并磨削成镜面，耐磨性好，转矩较小。(5) 当岩心筒被卡时，可从安全接头处倒开，起出内筒和岩心。(6) 配有 5 种结构型式的岩心爪，可根据不同地层选择使用。(7) 齐全的辅助工具，使取心操作更简便和节省时间。3、工作原理。取心工具下钻到井底以后，可以开泵循环清洗内筒和清除井底沉砂。取心钻进前，把一只直径为 mm 的钢球投入钻具内，开泵送球入座。取心钻进时，外筒和取心钻头随钻具旋转。岩心柱顶开岩心爪后，还要克服岩心爪的阻力才能进入内筒。内筒在悬
5、挂轴承和岩心爪的作用下不转动。割心时，上提钻具，岩心爪与卡箍座内斜面产生相对位移而卡住并拔断岩心。四、使用、操作1、 取芯前的准备及检查（1） 取芯前应保证井底干净、无落物。（2）取芯工具的检查。安全接头的摩擦环、螺纹应完好,“O”型密封圈无损伤。旋转总成转动应灵活。轴承轴向间隙不得超过 5 毫米，钢球、滑槽有无损伤。内、外筒无咬扁，螺纹完好，无影响强度的裂纹等。选用的卡箍岩芯爪、扶正卡箍岩芯爪弹性适宜，敷焊的碳化钨颗粒均匀、平整；滑块岩芯爪上下活动无阻卡现象；弹簧片岩芯爪弹性要好。如外筒接稳定器，则稳定器外径不得大于取芯钻头的最大外径，但又不得小于取芯钻头 4 毫米。2、 取芯工具的组装（1
6、） 取芯工具组装时，不装钢球，待下钻完毕，循环泥浆冲洗内筒后，从钻杆水眼内投入一个规定尺寸的钢球，球落座后可开始取芯钻进。（2） 在场地上，上紧选用的岩芯爪组合件和下稳定器（不用稳定器也可用差值短节代替） ，戴上护丝，用提升短节将内、外筒同时吊上钻台，外筒上好钻头，按下钻铤的方法下入井眼内，用安全卡瓦卡牢。（3） 用内筒卡盘卡住内筒，并座在外筒上端面上，卸掉提升短节，按上述方法，将所需下井的内外筒依次连接。内筒用链钳上紧。外筒上扣推荐扭矩如下表：取芯工具规 格外筒尺寸（毫米）扭 矩（牛顿米） 猫头绳川 5-4 型 12793 60007000 二档二道250P4 3/4 12793 60007
7、000 二档二道川 7-4 型 172136 1250013300 二档三道250P6 3/4 172136 1250013300 二档三道注：用猫头绳紧扣时，严禁猛顿。（4） 将地面组装好的安全接头和旋转总成与内筒内螺纹连接好后，卸掉内筒卡盘下放内筒，最后将安全接头外螺纹与外筒内螺纹上紧。（5） 岩芯爪座底面与钻头内台肩的轴向间隙 B，250P6 3/4川 7-4 型为 810 毫米，250P4 3/4、川 5-4 型为 68 毫米，否则，必须卸开旋转总成用调节环调整间隙（250P、川 5-4） ，川 7-4 用螺母调节，见图 1。图 1 轴向间隙的测量方法 轴向间隙 B=L1-L2，如果
8、L2 为水平放置的测量长度，则轴向实际间隙为(B-2)mm3、 起下钻（1） 起下钻做到操作平稳，不猛刹、猛放、猛顿，防止钻具剧烈摆动。（2） 下钻中若遇键槽、狗腿、井径缩小井段，应缓慢下入。严重遇阻，应下牙轮钻头划眼。（3） 下钻中若遇沉砂（或垮塌物） ，应开泵循环转动钻具，清除沉砂（或垮塌物） 。（4） 下钻完毕，充分循环泥浆，冲洗内筒，清洁井底，转动钻具的同时，下放钻具，使钻头接近井底，校对灵敏表。（5） 在转动钻具时，严禁钻具猛烈反转，以防倒开安全接头。4、 取芯钻进（1） 缓慢下放钻具，让钻头接触井底，采用低转速、小排量、轻钻压（5 千牛）试运转。若运转平衡，待井底与钻头形状吻合时，
9、逐渐调整至推荐取芯参数。（2） 推荐取芯参数钻头尺寸（英寸）钻 压（千牛）转 速（转/分）排 量（公升/秒）5 7/8 3060 4065 7126 3060 4065 7126 1/2 4070 5080 9157 1/2 5080 5080 12198 3/8 5080 5080 16228 1/2 5080 5080 16229 5/8 70100 5080 18275、 取芯钻进操作要求（1） 送钻均匀，增加钻压要缓慢，防止溜钻。（2） 严禁加足钻压启动转盘。（3） 送钻操作应由司钻或指定专人执行。（4） 取芯钻进中，无特殊情况，一般不停泵，不停转，钻头不提离井底。6、 取芯钻进注意事
10、项（1） 取芯钻进时，注意观察机械钻速成、泵压的变化，发现异常，果断处理。（2） 泵压逐渐增高，机械钻速随之下降，上提钻具，泵压恢复，一般是钻头磨损，应割心起钻。（3） 泵压突然升高，机械钻速明显下降，一般是进入软地层，钻头出刃吃入深度大或钻头泥包，应适当调整钻压。（4） 泵压升高，机械钻速基本不变，上提钻具，泵压不降，多属钻头水眼堵塞，若不能排出，应割心起钻。（5） 泵压出现大波动，机械钻速忽高忽低，一般是钻遇软硬交错地层，应适当调整钻压。（6） 泵压降低，机械钻速明显下降，甚至根本无进尺，一般是卡心，应割心起钻。（7） 泵 压 明 显 下 降 ， 可 能 是 由 于 钻 具 刺 漏 引 起
11、 ， 应 立 即 割 心 起 钻 。7、 割心和接单根（1） 割心时，缓慢上提钻具，注意观察指重表显示，一般增加悬重 50150 千牛又立即消除，证明岩芯被拔断。如果加悬重 50150 千牛稳住不降，则应停止上提钻具，保持岩芯受拉状态，增加泥浆排量循环，直到岩芯拔断。（2） 若上提钻具（超过钻具压缩距）不增加悬重，应立即起钻。（3） 若需接单根，拔断岩芯后，关转盘锁销，保持井下钻具不转动，接好单根后，缓慢下放钻具到底，加比取芯钻压大百分之十到百分之五十的钻压，利用余心顶松岩芯爪，上提钻具，恢复悬重后，启动转盘，逐渐增到推荐钻压。五、现场维护保养1、取芯工具起出井后应清除泥污，检查旋转总成、内、
12、外筒、稳定器（差值短节）及钻头螺纹有无碰伤、断裂。2、旋转总成、内筒、岩芯爪组合件等各螺纹连接有无松动、碰伤滑扣。 。3、轴承转动是否灵活。安全接头“O”型密封圈是否完好。4、 取芯工具停用必须清洗干净，螺纹涂防锈油，零配件、辅助工具装箱，并存放于干燥通风处。5、 现场检查，出现判修、判废依据情况之一应回收修理或报废。六、维修1、 解体（1） 对回收的常规取心工具除去表面泥污后进行解体前的检查鉴定。（2） 将工具解体为零部件。对零部件进行清洗、除锈、修整。2、零件鉴定（1） 安全接头的内外螺纹应光滑、完好、无拉伤、变形。密封面不得有损伤。与钻具连接螺纹应符合 Q/CNPC TZ 52 的规定。
13、 端面不得有任何伤痕。对安全接头进行按 JB/T 8468 规定的方法进行无损检测。有缺陷的零件应更换。检测合格方可使用。（2） 旋转总成的半环磨损不得大于 0.5mm。轴承盒内表面不得有拉伤、变形，螺纹要完好。分水接头螺纹完好，止动槽不得有刺伤，轴承台肩磨损不得大于 0.5 mm。球座无刺伤，“凡尔线”必须光滑，连接螺纹完好。 分水接头水眼不得有刺伤。（3） 稳定器内外连接螺纹不得有拉伤变形，扶正条不得崩裂损坏，螺纹部分的圆度公差小于 1.5 mm，内螺纹外径胀大小于 1.6mm。用螺纹量规对内外连接螺纹进行合扣，要符合要求。（4） 内、外筒螺纹要求光滑、完好、无拉伤、变形，密封面不得有损伤
14、。螺纹部分圆度公差小于1.5mm。外筒内螺纹外径胀大小于1.6mm，内筒内螺纹外径胀大小于1.2mm。筒体全长直线度公差不大于5 mm。用通径规通过内外筒，其相应尺寸见表1。对内外筒本体按SY/T 5446与JB/T 8468规定的方法进行无损检测。有缺陷的零件应更换；探伤合格方可使用。表 1 取芯工具内/外筒内径规尺寸参数 单位： mm规 格 250P6 3/4 250P4 3/4 川 74 川 54外筒/内筒内径规直径 D 132/104 91/69 132/102 89/67内径规长度 500 500 500 500注：内径规 D 的上差为-0.1 mm，下偏差为-0.5mm。（5） 卡
15、箍座总成螺纹连接部分应完整无损，精度符合制造要求。卡箍座下口部分胀大超过0.5mm不得使用。卡箍座总成长度要求在250300 mm范围内，不得超过300 mm。（6） 提升短节的内外筒连接螺纹应完好光滑。护丝螺纹完好光滑，圆度公差小于2mm。（7） 手工具：岩心钳开合灵活，不得歪斜。锁紧后活动自如。取球器开合灵活，有弹性，外形完好。其他附件完好无损。3、 修理与组装（1） 对全部经过鉴定可予使用的零件及准备更换的备用件进行修整，使其性能符合要求。（2） 内外筒筒体外部咬伤、拉伤及螺纹毛刺必须修除。（3） 必须将所有零件表面的毛刺、切屑、油污、锈斑等消除干净。（4） 对零件的配合表面必须洗擦干净
16、并涂以清洁的润滑油。零件配合表面及磨擦表面不影响使用性能的轻微擦伤等缺陷，应用细锉刀、细砂布或油石加以修除。（5） 各种密封件装配前，接触面必须涂以润滑油。各种橡胶件的飞边应仔细消除干净，消除时不得使用刮刀或砂轮，密封面不得有撕裂或其他缺陷。（6） 所有橡胶密封件、卡箍、轴承及其它经过鉴定不能使用的零件均应加以更换。（7）对经过鉴定合格的零部件、更换件，按图纸进行组装。旋转总成在组装完成后应进行试转动。组装完成的常规取心工具应进行刷漆、标识，使用性能应达到SY5216规定的要求。4、 验收（1） 旋转总成应转动灵活无卡阻，无杂声。轴承径向间隙为 05mm，轴向间隙不大于2mm。（2） 岩心爪弹
17、性良好，牙爪应在同一圆周上，岩心爪在锥面上下移动灵活，活动范围为20mm。自由状态下岩心爪内径：250P6 34和川74 为 95mm；250P 4 34和川 54 为 65mm。（3） 常规取心工具在悬吊状态下测量，取芯卡箍座总成下端面与取芯钻头内台阶间隙为：250P 6 34和川 74：1012mm；250P4 34和川 54：8l0mm。在悬吊状态下，单手能转动内筒，手离开后能靠惯性继续转动一圈以上。（4） 与钻具连接的螺纹应符合 Q/CNPC TZ 522003 的规定。刷漆应均匀、无气泡，标识完好。七、判修、判废依据1、判修依据（1）正常使用情况下，取芯工具下井取芯 4 次后，应回收
18、检修。（2） 在使用中出现下列情况时，应回收检修。1）与钻具相连接螺纹按 Q/TZ15 标准有关规定检查，不合格。2）内、外筒连接螺纹圆度偏差1.5mm，碰伤，滑扣，内螺纹胀大，内螺纹镗孔面出现缺口、崩裂等损坏。3）稳定器磨损后直径比钻头直径小 4mm，或差值短节扶正条出现崩裂等。4）筒体全长直线度偏差5mm。5）在悬吊状态下，L2 的值与第一次下井前相比减少 3mm，手转动内筒有明显的卡阻现象等。2、判废依据（1） 外筒、内筒探伤有伤无法修复，应予判废。（2） 外筒表面腐蚀坑深达 2mm，内筒深达 1.5mm，应予判废。（3）外筒及稳定器内螺纹胀大大于 2mm, 应予判废。（4）筒体全长直线度偏差5mm，无法修复, 应予判废。八、标准、规范ST/T 52162000 常规取芯工具 、SY/T 5356-1999常规取心作业方法 、SY/T 6197-1996钻井取心工具分类及型号表示方法 、塔里木石油勘探开发指挥部 Q/CNPC-TZ 27-2003常规取芯工具修理技术条件 。
