取芯钻以及取芯方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201080040764.3

申请日:

2010.07.30

公开号:

CN102498260A

公开日:

2012.06.13

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||公开

IPC分类号:

E21B25/06; E21B49/02

主分类号:

E21B25/06

申请人:

霍利贝顿能源服务公司

发明人:

O·J-M·C·马热朗

地址:

美国德克萨斯

优先权:

2009.07.31 BE PCT/BE2009/000042

专利代理机构:

中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038

代理人:

许剑桦

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内容摘要

本申请公开了一种取芯钻,它包括:外部管;取芯钻头,用于通过外部管的旋转而旋转,以便钻出取芯孔,并形成具有岩芯直径的岩芯;以及内部取芯管(1),该内部取芯管(1)安装在外部管内,以便接收由取芯钻头形成的岩芯,该内部取芯管包括:内部管形壁(2),该内部管形壁限定了空腔(4),该空腔的直径基本与岩芯直径相同,通过取芯钻头形成的岩芯保持在该空腔中,一个或多个观察开口(8、9、10)穿过内部管形壁形成;以及外部管形壁(3),内部管形壁同轴地容纳于该外部管形壁中,内部和外部管形壁相互连接,以便形成单件式双壁管。

权利要求书

1: 一种取芯方法, 包括 : 在至少一个内部取芯管 (1) 中接收要被检查的岩芯, 所述内部取芯管包括 : 内部管形 壁 (2), 所述内部管形壁限定将岩芯保持在其中的空腔 (4), 并具有形成于内部管形壁中的 一个或多个观察开口 (8、 9、 10) ; 以及外部管形壁 (3), 内部管形壁同轴地容纳于所述外部 管形壁 (3) 中, 内部管形壁和外部管形壁相互连接, 从而形成单件式双壁管 ; 去除外部管形壁 (3) 的一部分 (21、 22、 23), 以便露出所述一个或多个观察开口中的至 少一个观察开口 ; 以及 通过露出的至少一个观察开口观察在内部管形壁 (2) 中保持基本完整的岩芯。
2: 根据权利要求 1 所述的方法, 其中 : 去除外部管形壁 (3) 的一部分的步骤包括使得 外部管形壁的所述部分 (21、 22、 23) 断开, 然后使得断开部分 (21、 22、 23) 与内部取芯管 (1) 分离。
3: 根据权利要求 2 所述的方法, 其中 : 断开外部管形壁的一部分 (21、 22、 23) 包括切割 或锯开外部管形壁 (3)。
4: 根据权利要求 1、 2 或 3 所述的方法, 其中 : 所述一个或多个观察开口包括在内部管 形壁 (2) 中的狭槽, 外部管形壁被去除的部分 (21) 被从朝向狭槽的位置去除, 所述狭槽因 此形成所述一个或多个观察开口中的一个。
5: 根据前述任意一项权利要求所述的方法, 其中 : 内部管形壁 (2) 包括至少两个纵向 延伸的狭槽, 所述狭槽沿周向布置成相互间隔一定距离, 以便在两个狭槽之间限定内部管 形壁 (2) 的区段 (11、 12、 13), 内部管形壁的区段与外部管形壁 (3) 被去除的部分 (22、 23) 连接, 使得当去除外部管形壁 (3) 的所述部分时, 与所述外部管形壁的所述部分连接的内 部管形壁 (2) 的区段 (11、 12、 13) 也被去除, 以便露出在内部管形壁中的孔, 所述孔对应于 被去除的区段并为一个或多个观察开口中的一个。
6: 根据前述任意一项权利要求所述的方法, 其中 : 内部管形壁和外部管形壁 (2、 3) 相 互沿径向保持间隔一定距离, 并通过支杆 (6) 而相互连接, 所述支杆 (6) 在内部管形壁和外 部管形壁之间纵向延伸。
7: 根据前述任意一项权利要求所述的方法, 其中 : 外部管形壁 (3) 的被去除的部分 (21、 22、 23) 通过沿至少一个刻痕线 (20) 断开所述被去除的部分 (21、 22、 23) 而被去除, 所 述刻痕线表示外部管形壁 (3) 的要被去除的部分并便于从外部管形壁 (3) 上断开所述被去 除的部分 (21、 22、 23)。
8: 根据前述任意一项权利要求所述的方法, 还包括 : 通过露出的观察开口而从岩芯中 抽取试样。
9: 根据前述任意一项权利要求所述的方法, 还包括 : 运输保持在内部管形壁 (2) 中的 被观察的岩芯。
10: 根据前述任意一项权利要求所述的方法, 其中 : 内部取芯管 (1) 是取芯钻的一部 分, 岩芯在使用取芯钻来钻取芯孔的过程中被接收于内部取芯管 (1) 中, 岩芯通过钻取芯 孔而形成。
11: 根据权利要求 10 所述的方法, 其中 : 取芯钻形成岩芯, 所述岩芯的直径基本与内部 管形壁的内径为相同尺寸, 使得当岩芯被接收于内部取芯管 (1) 中时, 在岩芯和内部管形 壁 (2) 之间基本不形成空隙。 2
12: 根据前述任意一项权利要求所述的方法, 其中 : 岩芯在井下被接收于内部取芯管 (1) 中, 并在去除外部管形壁 (3) 的所述被去除的部分 (21、 22、 23) 之前在内部取芯管 (1) 中被回收至地面。
13: 根据前述任意一项权利要求所述的方法, 其中 : 内部取芯管 (1) 形成内部取芯管柱 的一部分。
14: 根据权利要求 13 所述的方法, 还包括 : 装配和 / 或拆卸内部取芯管柱。
15: 一种取芯钻, 包括 : 外部管 ; 取芯钻头, 用于通过外部管的旋转而旋转, 以便钻出取芯孔, 并形成具有岩芯直径的岩 芯; 以及 内部取芯管 (1), 所述内部取芯管安装在外部管内, 以便接收由取芯钻头形成的岩芯, 所述内部取芯管包括 : 内部管形壁 (2), 所述内部管形壁限定空腔 (4), 所述空腔 (4) 的直径基本与岩芯直径 相同, 通过取芯钻头形成的岩芯保持在所述空腔中, 一个或多个观察开口 (8、 9、 10) 穿过内 部管形壁形成 ; 以及 外部管形壁 (3), 内部管形壁同轴地容纳于所述外部管形壁 (3) 中, 内部管形壁和外部 管形壁相互连接, 以便形成单件式双壁管。
16: 根据权利要求 15 所述的取芯钻, 其中 : 内部管形壁 (2) 包括两个或更多纵向延伸 的狭槽 (8、 9、 10), 所述狭槽沿周向布置成彼此间隔一定距离。
17: 根据权利要求 16 所述的取芯钻, 其中 : 所述狭槽 (9、 10) 中的两个狭槽沿周向布置 成彼此间隔 180°。
18: 根据权利要求 16 或 17 所述的取芯钻, 其中 : 开口狭槽 (8、 9、 10) 中的至少一个沿 纵向从内部管形壁 (2) 的一端延伸至另一端。
19: 根据权利要求 15、 16、 17 或 18 所述的取芯钻, 还包括 : 至少一个刻痕线 (20), 所述 刻痕线 (20) 沿纵向在外部管形壁 (3) 上延伸, 以便表示应当切割外部管形壁以便露出其中 一个观察开口的位置。
20: 根据权利要求 15 至 19 中任意一项所述的取芯钻, 其中 : 内部管形壁和外部管形壁 (2、 3) 通过支杆 (6) 连接, 所述支杆 (6) 沿纵向在内部管形壁和外部管形壁之间延伸, 从而 界定使得流体能够在内部取芯管 (1) 的上游端和下游端之间流通的多个纵向通道 (7)。
21: 根据权利要求 20 所述的取芯钻, 其中 : 内部管形壁 (2) 通过两个或更多狭槽 (8、 9、 10) 而被分成两个或更多区段 (11、 12、 13), 所述两个或更多狭槽沿纵向从内部管形壁 (2) 的一端延伸至另一端, 至少一个支杆 (6) 存在于各区段 (11、 12、 13) 和外部管形壁 (3) 之 间。
22: 根据权利要求 15 至 21 中任意一项所述的取芯钻, 其中 : 内部取芯管 (1) 是取芯管 柱的一部分, 所述取芯管柱由在内部取芯管的端部处通过端部连接器 (14、 15) 而连接在一 起的多个内部取芯管装配而成。
23: 根据权利要求 22 所述的取芯钻, 其中 : 隔离环 (16) 设置在取芯管柱的两个相邻的 内部取芯管之间, 隔离环 (16) 装入相邻的内部取芯管的相互连接的端部连接器 (14、 15) 内 部。 3
24: 根据权利要求 23 所述的取芯钻, 其中 : 隔离环 (16) 提供周向通道 (18), 所述周向 通道 (18) 允许流体在两个相邻的内部取芯管中每一个的外部管形壁 (3) 和内部管形壁 (2) 之间提供的纵向通道之间流通。
25: 根据权利要求 23 或 24 所述的取芯钻, 其中 : 隔离环 (16) 设有轴向空腔 (17), 由取 芯钻头形成的岩芯通过所述轴向空腔 (17) 来接收, 隔离环在下游侧具有张开部 (19)。
26: 根据权利要求 15 至 25 中任意一项所述的取芯钻, 其中 : 单件式双壁管是通过将管 的分开部件连接在一起而形成的组件。
27: 根据权利要求 15 至 25 中任意一项所述的取芯钻, 其中 : 单件式双壁管是挤出或者 以其它方式形成为具有整体本体的单个部件, 所述单个部件包括内部管形壁 (2)、 外部管形 壁 (3) 以及在内部管形壁和外部管形壁之间的连接件 (6)。

说明书


取芯钻以及取芯方法

    【技术领域】
     本发明涉及取芯钻以及相关的取芯方法。背景技术 例如将用于石油勘探的取芯钻以已知方式包括 : 环形取芯钻头 ; 外部管, 该外部 管支承环形取芯钻头并使它旋转 ; 以及内部取芯管, 该内部取芯管将接收岩芯。 内部取芯管 例如通过滚柱轴承而同轴地容纳于外部管内部, 该滚柱轴承使得外部管能够轴向驱动内部 管以及绕内部管旋转而并不驱动它旋转。以已知方式, 多个外部管和多个内部管能够以管 柱形式接连装配。前面的内部管 ( 考虑当切割岩芯时钻的运行方向 ) 以普通方式承载通常 裂口的截头圆锥形环系统, 当该内部管柱朝着地面升高时, 该截头圆锥形环系统将岩芯保 持在内部管柱的空腔中。
     上述类型的取芯钻已知很长时间。
     当需要检查通过这样的钻来采集的岩芯时, 可能很难在并不破坏内部管的情况下 将岩芯从内部管取出。
     因此, 考虑到在地面的岩芯检查, 已经进行了多种努力来提高岩芯的取出。例如, 已经提出由两个半圆柱体形成内部管, 这两个半圆柱体一个夹靠在另一个上, 或者甚至一 个锁定在另一个上 ( 例如见 US-B-7182155 和 US-A-2008/0083645)。 不过, 这些系统有多个 缺陷。 半管通过简单地一个抵靠在另一个上而进行装配, 且在这种情况下, 在两个元件之间 的相对运动 ( 不管它在取芯过程中还是在打开过程中 ) 都可能扰乱岩芯的完整性 ; 或者半 管通过搭锁系统而装配在一起, 然后需要脱开该搭锁系统, 这可能引起复杂和粗暴的内部 管操作, 从而可能污染或扰乱岩芯。
     另一示例也提供了内部管, 该内部管在它的空腔内封装管形夹套, 同时牢固保持 它。这将接收岩芯, 并有预先形成的分开线, 例如通过布置成行的刻划孔。一旦到达地面, 管形夹套必须首先滑出内部管, 然后通过沿分开线拆开管的各部分而被打开。
     所有这些装置都有缺陷, 在地面上, 在打开内部管之前, 不能在并不操作内部管的 情况下观察岩芯。这种打开步骤 ( 即使它相对于当前技术进行改进, 该当前技术包括锯开 内部管 ) 并不总是绝对保证在这样的操作过程中保持岩芯的完整性。最后, 在这些装置中, 取芯流体在岩芯和内部管之间沿岩芯排出。在相当频繁的情况下, 位于岩芯上面的流体不 能沿岩芯通过, 这可能阻止岩芯进入或前进至钻的内部管中。
     而且, 应当注意, 为了改善取芯流体在钻中的流通, 已经提供了三个独立的同心管 的设置。 也就是说, 中间管同轴地布置在外部管和普通的内部管之间, 以便形成在三个管之 间的流动空间 ( 例如见 WO97/26438 和 BE-A-1011199)。
     还已知取芯方法, 它包括 : 使用取芯钻头在取芯孔中切割岩芯 ; 以及将该岩芯引 入至少一个内部取芯钻管中, 该内部取芯钻管包括 : 内部管形壁, 岩芯接收于该内部管形壁 中, 且该内部管形壁设有至少一个开口狭槽 ; 以及外部管形壁, 内部管形壁同轴地装入该外 部管形壁中, 该内部和外部管形壁相互保持一定径向距离, 并相互连接, 以便形成单件式组
     件 ( 例如见 US-A-4716974)。
     在该现有技术中所述的取芯方法中, 位于外部和内部管形壁之间的环形自由空间 完全由液体泡沫塑料填充, 该液体泡沫塑料再在将岩芯带至地面之前硬化。
     为了能够这样使用泡沫塑料, 通过取芯钻头切割的岩芯必须具有比内部管形壁的 内径略小的直径, 以便当岩芯接收于内部管形壁内时产生绕岩芯的周围环形空间, 液体泡 沫塑料能够充入该环形空间中。
     由取芯钻切割的岩芯的直径 ( 外径 ) 将由用于切割它的取芯钻头来确定。不过, 岩芯的直径可以并不完全等于用于切割它的取芯钻头的本体内径 ; 例如, 取芯钻头可以包 括切割齿, 该切割齿内接比取芯钻头的支承本体 ( 齿保持在该支承本体上 ) 更小直径的圆。 同样, 在它将切割的岩芯直径方面, 取芯钻头可以有最合适的特征。
     在 US-A-4716974 中的内部钻芯管的结构只是提供为方便起泡处理, 用于将岩芯 回收至地面, 而没有流体损失、 迁移或消除。同样, 拆开以便检查岩芯的方法并没有进行介 绍, 因此能够认为以普通方式来进行, 具有所有前述缺点。 发明内容
     根据本发明的第一方面, 提供了一种取芯方法, 它包括 : 在至少一个内部取芯管中 接收要进行检查的岩芯, 该内部取芯管包括 : 内部管形壁, 该内部管形壁限定空腔, 岩芯保 持在该空腔中, 该内部管形壁有形成于内部管形壁中的一个或多个观察开口 ; 以及外部管 形壁, 内部管形壁同轴地容纳于该外部管形壁中, 内部和外部管形壁相互连接, 以便形成单 件式双壁管 ; 去除外部管形壁的一部分, 以便露出该一个或多个观察开口中的至少一个 ; 以及通过该至少一个露出的观察开口来观察在内部管形壁中保持基本完整的岩芯。
     本发明的实施例能够提供一种取芯方法, 该取芯方法没有现有技术的前述缺陷, 特别是避免了钻的装配和去除的复杂性, 同时避免了岩芯堵塞的相关危险、 在操纵和去除 过程中损坏岩芯的危险以及在打开内部管的过程中工具等与岩芯直接接触的危险。 理想的 是, 本发明实施例还能够提供在地面上对岩芯进行某种快速观察。
     根据本发明的第二方面, 提供了一种取芯钻, 它包括 : 外部管 ; 取芯钻头, 用于通 过外部管的旋转而旋转, 以便钻出取芯孔, 并形成具有岩芯直径的岩芯 ; 以及内部取芯管, 该内部取芯管安装在外部管内, 以便接收由取芯钻头形成的岩芯, 该内部取芯管包括 : 内部 管形壁, 该内部管形壁限定了空腔, 该空腔的直径基本与岩芯直径相同, 通过取芯钻头形成 的岩芯保持在该空腔中, 一个或多个观察开口穿过内部管形壁形成 ; 以及外部管形壁, 内部 管形壁同轴地容纳于该外部管形壁中, 内部和外部管形壁相互连接, 以便形成单件式双壁 管。
     在这种结构中, 岩芯只与内部管形壁紧密接触。因此能够在并不危及岩芯的完整 性的情况下操纵外部管形壁。甚至能够完全或局部切割或锯开外部管形壁。当两个管形壁 形成单件式组件时, 它们能够制造成单件。 它们的分开距离能够形成环形布置的空间, 取芯 流体能够优选地流过该空间, 而不必经过岩芯。当断开时, 这些空间仍然为空的, 这允许当 外部管形壁的一部分切除或者以其它方式断开并且再去除时通过在内部管形壁上提供的 观察开口而直接观察容纳在内部管形壁中的岩芯。 即使在这样局部去除外部管形壁之后仍 然能够运输包含岩芯的内部取芯管, 该岩芯没有受损或受到污染的危险。这是因为岩芯保持在内部管形壁内部。 断开和然后去除的外部壁部分或者它在外部管形壁中留下的空间可 以具有任意形状。 例如, 它可以是圆柱体的区段, 该区段沿纵向从内部管的一端延伸至另一 端, 或者它可以采取在外部管形壁中的窗口的形式。
     根据本发明的一个实施例, 断开内部管的外部管形壁的一部分的所述步骤在朝向 所述至少一个狭槽中的一个狭槽的位置处进行, 从而在分离断开的外部管形壁部分的步骤 中所述一个狭槽形成所述岩芯观察开口。优选是但不必须, 这样的开口狭槽沿纵向从所述 内部管形壁的一端延伸至另一端。因此能够在仍然封装 ( 保持 ) 在内部管形壁中的状态下 ( 也就是说岩芯保持没有污染和并不扰乱它的完整性, 尽管外部管形壁开口 ) 观察岩芯的 整个长度。
     在本发明的还一实施例中, 至少一个刻痕线可以朝着外侧提供于外部管形壁上, 例如沿纵向。该线通过例如减小要切割的壁的厚度来便于外部管形壁的局部去除。它还能 够用作在内部管形壁中定位观察开口或狭槽的位置的外部标记。
     断开或去除能够包括或使用切割、 锯或任意其它方式。
     在本发明的还一实施例中, 内部和外部管形壁保持径向间隔一定距离, 并通过支 杆而相互连接, 该支杆优选是相互平行地沿纵向延伸。内部管形壁可以包括至少两个开口 狭槽, 这些开口狭槽沿周向布置成彼此间隔一定距离, 并沿纵向从所述内部管形壁的一端 延伸至另一端。优选是, 至少一个支杆提供在所述至少两个开口狭槽中的两个相邻狭槽之 间的每个间隙中。 断开的外部管形壁部分可以沿周向有 : 第一纵向边缘, 该第一纵向边缘定位成近 似朝向所述至少两个开口狭槽中的第一个 ; 以及第二纵向边缘, 该第二纵向边缘定位成近 似朝向所述至少两个开口狭槽中的第二个。 当该断开的外部管形壁部分从所述内部取芯管 上去除时, 位于所述第一开口狭槽和所述第二开口狭槽之间的内部管形壁部分 ( 该内部管 形壁部分通过至少一个所述支杆而与所述断开的外部管形壁部分连接 ) 与断开的外部管 形壁部分一起被分离, 从而形成所述观察开口。 优选是, 支杆沿纵向在内部管形壁和外部管 形壁之间延伸, 从而界定了多个空的纵向通道, 这些纵向通道允许流体在内部取芯管的上 游端和下游端之间流通。
     当有从内部管形壁的一端延伸至另一端的两个开口狭槽时, 形成两个分开的圆柱 体区段。不过, 它们通过固定在外部管形壁上的支杆而彼此相对牢固地保持就位。在分开 ( 分离 ) 步骤中, 一个前述圆柱体区段去除, 因为它与去除的外部管形壁部分保持成一体。 这样形成的开口不会产生对岩芯不利的操纵或污染, 该岩芯仍然保持封装在内部管形壁的 其它圆柱体区段中。
     内部取芯管还能够包括固定装置或者端部连接器, 用于使它与至少一个其它内部 取芯管连接, 这些固定装置布置在要连接的各内部取芯管的外部管形壁上。这些固定装置 能够将内部取芯管柱布置在取芯钻的一个或多个外部管内部。
     本发明的取芯钻和取芯方法的其它特征在从属权利要求中指出。
     附图说明 通过下面对非限定实施例的说明将清楚本发明的其它细节和特征。 该说明将参考 附图, 附图中 :
     图 1 表示了在根据本发明的取芯钻和取芯方法中使用的内部取芯管的轴向剖视图; 图 2 表示了沿图 1 中的线 I-I 剖开的横剖图 ;
     图 3 表示了在根据本发明的取芯钻和取芯方法中使用的两个内部取芯管的组件 的分解图 ;
     图 4 表示了隔离环沿图 3 中的线 III-III 剖开的剖视图 ;
     图 5 至 7 表示了切割内部取芯管的三种方法, 它们可以是在本发明的取芯方法中 的步骤 ; 以及
     图 8 至 11 表示了在本发明的取芯钻或取芯方法中使用的内部取芯管的四种变化 形式的横剖图。
     具体实施方式
     在各个附图中, 相同或类似元件有相同参考标号。
     如图 1 和 2 中清楚所示 ( 图 1 和 2 表示了可以在本发明的取芯钻或取芯方法中使 用的内部取芯管 1 的示例 ), 内部取芯管 1 设计成双壁管的形式。它包括内部管形壁 2 和 外部管形壁 3。内部管形壁 2 将在它的空腔 4 中接收岩芯。它被同轴地容纳于外部管形壁 3 内部, 同时沿径向保持在离该外部管形壁 3 一定距离处, 以便形成在内部和外部管形壁之 间的环形空间 5。特别如图 2 中所示, 管形壁 2 和 3 相互牢固连接, 从而形成单件式组件。
     所示内部取芯管优选是能够由金属或塑料材料制造, 或者由基于金属或塑料材料 的材料来制造。优选是能够通过挤出来制造, 以便形成单件的双壁管。还能够考虑优选地 铝或铝合金或者可能的某些可挤出塑料材料作为材料。
     在所示示例中, 管形壁 2 和 3 通过在它们之间纵向延伸的支杆 6 而相互连接和保 持径向同心间隔一定距离。因此, 这些支杆 6 在环形空间 5 中界定了纵向通道 7, 该纵向通 道 7 能够使得取芯流体在内部取芯管 1 的上游端和下游端之间流通。
     根据所示示例, 内部管形壁 2 设有三个开口狭槽, 这三个开口狭槽布置成朝着图 2 中的箭头 8、 9 和 10。这些狭槽沿周向布置在相互成一定距离处。狭槽 9 和 10 布置成相互 为 180°, 狭槽 8 布置成与狭槽 9 的角度小于 180°, 它例如可以为大约 15°、 30°、 45°或 60°, 这里大约为 30°。在本例中, 狭槽 8 至 10 从内部管形壁 2 的一端沿纵向延伸至另一 端, 因此形成三个圆柱体区段 11、 12 和 13。各圆柱体区段保持为通过一个或多个 ( 这里表 示为多个 ) 支杆 6 而固定在外部管形壁 3 上。根据该结构, 圆柱体区段 11 至 13 因此完全 固定在一起, 且在取芯过程中或在引出岩芯的步骤过程中在它们之间不可能有任何相对运 动。在所示示例中, 支杆 6 也从内部管形壁 2 的一端完全延伸至另一端, 即三个圆柱体区段 11、 12 和 13 并不相互直接连接。
     在所示示例中, 内部取芯管 1 有固定装置, 该固定装置将使得多个内部取芯管相 互连接。外部管形壁 3 有端部部分 14 和 15, 该端部部分 14 和 15 在内部管形壁的各侧轴向 凸出。固定装置布置在这些部分上。下游侧端部部分 14 成凸形连接件的形式, 它较细并有 外螺纹。上游侧端部部分 15 成凹形连接件的形式, 它张开并具有内螺纹。可以设想, 内部 取芯管 1 的凸形连接件与另一内部取芯管 1 的凹形连接件直接螺纹连接。
     假定这些螺纹连接件有制造公差, 该制造公差有时可能引起内部取芯管的未对准, 因此有阻塞在内部取芯管柱内部向上移动的岩芯的危险, 因此优选是可以在两个内部 取芯管之间提供用于连接的隔离环 16, 例如在图 3 和 4 中所示的隔离环。
     由图 3 中清楚可见, 在使得两个内部取芯管相互连接之前, 隔离环 16 插入它们之 间。在固定位置中, 隔离环 16 的第一部分容纳于第一内部取芯管的外部管形部分的端部部 分 14 的内部, 它的第二部分容纳于第二内部取芯管的外部管形壁的端部部分 15 的内部。
     在图 3 中, 轴向部分选择为在要进行连接的内部取芯管的底部部分中穿过纵向通 道 7, 而在顶部部分中在支杆 6 处穿过内部和外部管形壁。
     在内部取芯管的固定位置中, 隔离环轴向夹紧在内部取芯管的内部管形壁之间。 隔离环 16 具有轴向空腔 17 和周向通道 18, 该周向通道 18 允许在布置于连接至一起的两个 内部取芯管的外部和内部管形壁之间的纵向通道 7 之间流体连通。
     优选是, 轴向空腔 17 在下游侧有成斜面形式的张开部 19。这样, 将以改进方式防 止岩芯在内部取芯管 1 内向上移动的过程中阻塞。
     尽管没有单独示出, 但是如前所述, 为了执行取芯操作, 内部取芯管 1( 或者看情 况, 可以是相互连接的内部取芯管柱 ) 安装在取芯钻的外部管内。内部取芯管例如通过滚 柱轴承而同轴地容纳于外部管内部, 该滚柱轴承使得外部管能够轴向驱动内部管以及绕该 内部管旋转而并不驱动该内部管旋转。 以已知方式, 外部管可以形成为外部管部分管柱, 与 上述内部取芯管柱类似。前面 ( 下游 ) 的内部管 ( 考虑当切割岩芯时钻的运行方向 ) 以普 通方式承载通常裂口的截头圆锥形环系统, 当该内部管柱朝着地面升高时, 该截头圆锥形 环系统将岩芯保持在内部管柱的空腔中。 取芯钻头 ( 通常为环形取芯钻头 ) 支承在外部管的下游端处或下游端附近, 并通 过外部管的旋转而驱动旋转。当用于抽取岩芯时, 取芯钻头的旋转以及所需的轴向力使得 钻头在岩层内切割环形孔, 从而在孔的中心处留下切掉的岩芯。当取芯钻头前进至岩层内 时, 岩芯被接收于内部取芯管 1 的内部管形壁 2 内的内部空腔 4 中, 并在取芯钻头向下游前 进至岩层内时在内部取芯管内相对向上游前进。
     要接收于内部取芯管 1 内的岩芯应该有与取芯管 1 的内部管形壁 2 内的空腔 4 基 本相同的直径。也就是, 由取芯钻头切割的岩芯将紧密配合在内部管形壁 2 内, 从而在岩芯 和内部管形壁 2 之间基本没有留下间隙。岩芯和内部管形壁 2 优选是在内部管形壁 2 的内 周周围紧密接触, 使得在岩芯上面 ( 上游 ) 的取芯流体将在空腔 4 中向上运动, 或者通过狭 槽 8、 9 和 10 而沿纵向通道 7 向下游通向取芯钻头。如果能够流动, 取芯流体也并不在岩芯 和内部管形壁 2 之间自由地通向下游。
     这通过将切割岩芯的取芯钻头的直径选择为与内部管形壁 2 的内径基本相同而 实现。本领域技术人员能够很容易地选择合适的取芯钻头, 从而允许取芯钻头的机械加工 公差和磨损以及内部管形壁 2 的非均匀截面形状, 且需要岩芯能够在并不破碎或堵塞的情 况下接收于内部管形壁 2 内的空腔 4 中并穿过该空腔 4 前进。岩芯在内部管形壁 2 内的紧 密配合帮助保证该岩芯一旦接收于内部管形壁 2 内就通过它的完整的整体性而牢固地保 持就位。
     在上述说明中, 术语上游和下游应当根据取芯方向来理解。 因此, 元件的上游侧或 端部是最靠近岩芯将被回收到的地面的一侧或端部, 而下游侧或端部是最靠近取芯孔底部 的一侧或端部, 即朝向地心。
     一旦取芯结束, 一个或多个内部取芯管 1 被送至地面。然后, 能够去除外部管形壁 3 的全部或者优选是一部分, 而没有损坏保持在内部管形壁 2 中的岩芯的完整性的危险。 为 此, 甚至能够使用常规的脱开技术, 例如锯开外部管形壁 3。 优选是, 能够提供一个或多个刻 痕线 20, 该刻痕线 20 在外部管形壁 3 上纵向延伸, 如图 5 中所示。这些线能够例如由壁的 线性或隔开的削弱部分或者壁的线性穿孔来构成。
     也可选择, 为了很容易地接近岩芯以便立即观察岩芯, 可以通过切除朝着一个狭 槽 8、 9 或 10 的材料而除去外部管形壁 3 的一个或多个部分, 例如通过使用合适的宽锯条或 通过钻出一个或多个孔。
     在图 5 所示的示例实施例中, 切除外部管形壁 3 的、 朝向纵向狭槽 8 并在两个相邻 支杆 6 之间的部分, 以便使得外部管形壁 3 的圆柱形区段 21 分离。该圆柱形区段 21 再被 或能够被从内部取芯管 1 上去除。这能够直接通过纵向狭槽 8 来观察岩芯, 就像将用于估 计液体容器内容物的仪表。这种操作决不会破坏岩芯的完整性, 该岩芯完整地保持在内部 管形壁 2 中。然后, 岩芯能够在它的原始包装 ( 即内部管形壁 2) 中运送和引导至合适的随 后处理单元。这里, 能够注意怎样使得根据本发明的内部双壁取芯管 1 具有较高刚性。这 在内部取芯管水平布置在地面上时 ( 在它们从取芯孔中竖直取出之后 ) 特别有利。在该操 作过程中, 现有技术的单壁类型的内部取芯管存在着由于内部取芯管的弯曲而引起岩芯破 损的危险。
     在图 6 所示的示例实施例中, 圆柱体区段 22 在朝向偏离大约 30°角度的开口狭槽 8 和 9 的位置处从外部管形壁 3 上切割。当圆柱体区段 22 从外部壁 3 上抽出时, 内部壁的 圆柱体区段 13( 见图 2, 它的一部分通过支杆 6 而与区段 22 连接 ) 同时取出。这不需要切 割或锯开内部管形壁 2 或者用工具来接触它, 因为内部管形壁 2 已经由多个独立的圆柱体 区段 11、 12 和 13 来形成。因此, 除去这些区段中的一个将只以特别小的程度扰乱岩芯 ( 如 果存在的话 ), 同时允许直接和容易地观察岩芯。
     在图 7 所示的示例实施例中, 在朝向偏离 180°的各开口狭槽 9 和 10 处切割外部 管形壁。这样, 一半 23 内部取芯管 1 能够与另一半 24 分离, 这也没有通过锯或其它切割工 具来接触和扰乱岩芯的完整性的危险。预先由开口狭槽 9 和 10 来分开的一半内部管形壁 2 由于存在支杆 6 而伴随每一半切割的外部管形壁 3。然后, 能够获取保持完整性的岩芯试 样。
     如所有这些示例所示, 当外部管形壁 3 的断开部分取下或拆开时, 将通过观察开 口 ( 例如直接在内部管形壁 2 中产生的狭槽 8、 9 和 10) 来观察岩芯, 因为存在于内部管形 壁 2 和外部管形壁 3 之间的空间为空的。
     必须知道, 本发明并不局限于上述示例, 且在附加权利要求的范围内能够进行多 种变化。
     例如, 可以设想, 开口狭槽 8、 9 和 10 有各种形状, 沿内部取芯管 1 的内部管形壁 2 不连续, 或者并不从内部管形壁 2 的一端延伸至另一端。同样, 允许取芯流体流通的纵向 通道 7 能够有各种横截面形状, 例如长方形、 矩形、 圆形、 V 形或者其它形状 ( 例如见图 8 和 9)。还能够提供沿内部取芯管并不连续的支杆 6。
     还能够提供某些纵向通道, 以便用于容纳电子或机电元件, 例如用于在远处监测 取芯操作的传感器。在横截面中, 内部管形壁的外部形状或外部管形壁的内部形状或者它们两者可以 不同于圆形形状, 例如可以是正方形、 多边形或者其它非圆形 ( 例如见图 10)。
     内部取芯管能够通过固定装置 ( 而不是螺纹连接件 ) 而连接在一起。例如, 可以 想象使用弹簧夹或夹持爪或已知用于该目的的任意其它装置。
     还能够想象, 内部取芯管 1 的外部管形壁 3 可以有多层结构 ( 例如见图 11)。在这 种情况下, 除了外部夹套 26 之外, 外部管形壁还包括至少一个中间管形夹套 25, 当这些夹 套被连接在一起以便形成单件式组件时, 这些夹套依次径向同心地保持为彼此间隔一定距 离。

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1、10申请公布号CN102498260A43申请公布日20120613CN102498260ACN102498260A21申请号201080040764322申请日20100730PCT/BE2009/00004220090731BEE21B25/06200601E21B49/0220060171申请人霍利贝顿能源服务公司地址美国德克萨斯72发明人OJMC马热朗74专利代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所11038代理人许剑桦54发明名称取芯钻以及取芯方法57摘要本申请公开了一种取芯钻,它包括外部管;取芯钻头,用于通过外部管的旋转而旋转,以便钻出取芯孔,并形成具有岩芯直径的岩芯;以及内部。

2、取芯管1,该内部取芯管1安装在外部管内,以便接收由取芯钻头形成的岩芯,该内部取芯管包括内部管形壁2,该内部管形壁限定了空腔4,该空腔的直径基本与岩芯直径相同,通过取芯钻头形成的岩芯保持在该空腔中,一个或多个观察开口8、9、10穿过内部管形壁形成;以及外部管形壁3,内部管形壁同轴地容纳于该外部管形壁中,内部和外部管形壁相互连接,以便形成单件式双壁管。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2012031486PCT申请的申请数据PCT/BE2010/0000562010073087PCT申请的公布数据WO2011/011839EN2011020351INTCL权利要求书3页说明书7页附图4页1。

3、9中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书7页附图4页1/3页21一种取芯方法,包括在至少一个内部取芯管1中接收要被检查的岩芯,所述内部取芯管包括内部管形壁2,所述内部管形壁限定将岩芯保持在其中的空腔4,并具有形成于内部管形壁中的一个或多个观察开口8、9、10;以及外部管形壁3,内部管形壁同轴地容纳于所述外部管形壁3中,内部管形壁和外部管形壁相互连接,从而形成单件式双壁管;去除外部管形壁3的一部分21、22、23,以便露出所述一个或多个观察开口中的至少一个观察开口;以及通过露出的至少一个观察开口观察在内部管形壁2中保持基本完整的岩芯。2根据权利要求1所述的方法,其中去除。

4、外部管形壁3的一部分的步骤包括使得外部管形壁的所述部分21、22、23断开,然后使得断开部分21、22、23与内部取芯管1分离。3根据权利要求2所述的方法,其中断开外部管形壁的一部分21、22、23包括切割或锯开外部管形壁3。4根据权利要求1、2或3所述的方法,其中所述一个或多个观察开口包括在内部管形壁2中的狭槽,外部管形壁被去除的部分21被从朝向狭槽的位置去除,所述狭槽因此形成所述一个或多个观察开口中的一个。5根据前述任意一项权利要求所述的方法,其中内部管形壁2包括至少两个纵向延伸的狭槽,所述狭槽沿周向布置成相互间隔一定距离,以便在两个狭槽之间限定内部管形壁2的区段11、12、13,内部管形。

5、壁的区段与外部管形壁3被去除的部分22、23连接,使得当去除外部管形壁3的所述部分时,与所述外部管形壁的所述部分连接的内部管形壁2的区段11、12、13也被去除,以便露出在内部管形壁中的孔,所述孔对应于被去除的区段并为一个或多个观察开口中的一个。6根据前述任意一项权利要求所述的方法,其中内部管形壁和外部管形壁2、3相互沿径向保持间隔一定距离,并通过支杆6而相互连接,所述支杆6在内部管形壁和外部管形壁之间纵向延伸。7根据前述任意一项权利要求所述的方法,其中外部管形壁3的被去除的部分21、22、23通过沿至少一个刻痕线20断开所述被去除的部分21、22、23而被去除,所述刻痕线表示外部管形壁3的要。

6、被去除的部分并便于从外部管形壁3上断开所述被去除的部分21、22、23。8根据前述任意一项权利要求所述的方法,还包括通过露出的观察开口而从岩芯中抽取试样。9根据前述任意一项权利要求所述的方法,还包括运输保持在内部管形壁2中的被观察的岩芯。10根据前述任意一项权利要求所述的方法,其中内部取芯管1是取芯钻的一部分,岩芯在使用取芯钻来钻取芯孔的过程中被接收于内部取芯管1中,岩芯通过钻取芯孔而形成。11根据权利要求10所述的方法,其中取芯钻形成岩芯,所述岩芯的直径基本与内部管形壁的内径为相同尺寸,使得当岩芯被接收于内部取芯管1中时,在岩芯和内部管形壁2之间基本不形成空隙。权利要求书CN10249826。

7、0A2/3页312根据前述任意一项权利要求所述的方法,其中岩芯在井下被接收于内部取芯管1中,并在去除外部管形壁3的所述被去除的部分21、22、23之前在内部取芯管1中被回收至地面。13根据前述任意一项权利要求所述的方法,其中内部取芯管1形成内部取芯管柱的一部分。14根据权利要求13所述的方法,还包括装配和/或拆卸内部取芯管柱。15一种取芯钻,包括外部管;取芯钻头,用于通过外部管的旋转而旋转,以便钻出取芯孔,并形成具有岩芯直径的岩芯;以及内部取芯管1,所述内部取芯管安装在外部管内,以便接收由取芯钻头形成的岩芯,所述内部取芯管包括内部管形壁2,所述内部管形壁限定空腔4,所述空腔4的直径基本与岩芯直。

8、径相同,通过取芯钻头形成的岩芯保持在所述空腔中,一个或多个观察开口8、9、10穿过内部管形壁形成;以及外部管形壁3,内部管形壁同轴地容纳于所述外部管形壁3中,内部管形壁和外部管形壁相互连接,以便形成单件式双壁管。16根据权利要求15所述的取芯钻,其中内部管形壁2包括两个或更多纵向延伸的狭槽8、9、10,所述狭槽沿周向布置成彼此间隔一定距离。17根据权利要求16所述的取芯钻,其中所述狭槽9、10中的两个狭槽沿周向布置成彼此间隔180。18根据权利要求16或17所述的取芯钻,其中开口狭槽8、9、10中的至少一个沿纵向从内部管形壁2的一端延伸至另一端。19根据权利要求15、16、17或18所述的取芯。

9、钻,还包括至少一个刻痕线20,所述刻痕线20沿纵向在外部管形壁3上延伸,以便表示应当切割外部管形壁以便露出其中一个观察开口的位置。20根据权利要求15至19中任意一项所述的取芯钻,其中内部管形壁和外部管形壁2、3通过支杆6连接,所述支杆6沿纵向在内部管形壁和外部管形壁之间延伸,从而界定使得流体能够在内部取芯管1的上游端和下游端之间流通的多个纵向通道7。21根据权利要求20所述的取芯钻,其中内部管形壁2通过两个或更多狭槽8、9、10而被分成两个或更多区段11、12、13,所述两个或更多狭槽沿纵向从内部管形壁2的一端延伸至另一端,至少一个支杆6存在于各区段11、12、13和外部管形壁3之间。22根。

10、据权利要求15至21中任意一项所述的取芯钻,其中内部取芯管1是取芯管柱的一部分,所述取芯管柱由在内部取芯管的端部处通过端部连接器14、15而连接在一起的多个内部取芯管装配而成。23根据权利要求22所述的取芯钻,其中隔离环16设置在取芯管柱的两个相邻的内部取芯管之间,隔离环16装入相邻的内部取芯管的相互连接的端部连接器14、15内部。权利要求书CN102498260A3/3页424根据权利要求23所述的取芯钻,其中隔离环16提供周向通道18,所述周向通道18允许流体在两个相邻的内部取芯管中每一个的外部管形壁3和内部管形壁2之间提供的纵向通道之间流通。25根据权利要求23或24所述的取芯钻,其中隔。

11、离环16设有轴向空腔17,由取芯钻头形成的岩芯通过所述轴向空腔17来接收,隔离环在下游侧具有张开部19。26根据权利要求15至25中任意一项所述的取芯钻,其中单件式双壁管是通过将管的分开部件连接在一起而形成的组件。27根据权利要求15至25中任意一项所述的取芯钻,其中单件式双壁管是挤出或者以其它方式形成为具有整体本体的单个部件,所述单个部件包括内部管形壁2、外部管形壁3以及在内部管形壁和外部管形壁之间的连接件6。权利要求书CN102498260A1/7页5取芯钻以及取芯方法技术领域0001本发明涉及取芯钻以及相关的取芯方法。背景技术0002例如将用于石油勘探的取芯钻以已知方式包括环形取芯钻头;。

12、外部管,该外部管支承环形取芯钻头并使它旋转;以及内部取芯管,该内部取芯管将接收岩芯。内部取芯管例如通过滚柱轴承而同轴地容纳于外部管内部,该滚柱轴承使得外部管能够轴向驱动内部管以及绕内部管旋转而并不驱动它旋转。以已知方式,多个外部管和多个内部管能够以管柱形式接连装配。前面的内部管考虑当切割岩芯时钻的运行方向以普通方式承载通常裂口的截头圆锥形环系统,当该内部管柱朝着地面升高时,该截头圆锥形环系统将岩芯保持在内部管柱的空腔中。0003上述类型的取芯钻已知很长时间。0004当需要检查通过这样的钻来采集的岩芯时,可能很难在并不破坏内部管的情况下将岩芯从内部管取出。0005因此,考虑到在地面的岩芯检查,已。

13、经进行了多种努力来提高岩芯的取出。例如,已经提出由两个半圆柱体形成内部管,这两个半圆柱体一个夹靠在另一个上,或者甚至一个锁定在另一个上例如见USB7182155和USA2008/0083645。不过,这些系统有多个缺陷。半管通过简单地一个抵靠在另一个上而进行装配,且在这种情况下,在两个元件之间的相对运动不管它在取芯过程中还是在打开过程中都可能扰乱岩芯的完整性;或者半管通过搭锁系统而装配在一起,然后需要脱开该搭锁系统,这可能引起复杂和粗暴的内部管操作,从而可能污染或扰乱岩芯。0006另一示例也提供了内部管,该内部管在它的空腔内封装管形夹套,同时牢固保持它。这将接收岩芯,并有预先形成的分开线,例如。

14、通过布置成行的刻划孔。一旦到达地面,管形夹套必须首先滑出内部管,然后通过沿分开线拆开管的各部分而被打开。0007所有这些装置都有缺陷,在地面上,在打开内部管之前,不能在并不操作内部管的情况下观察岩芯。这种打开步骤即使它相对于当前技术进行改进,该当前技术包括锯开内部管并不总是绝对保证在这样的操作过程中保持岩芯的完整性。最后,在这些装置中,取芯流体在岩芯和内部管之间沿岩芯排出。在相当频繁的情况下,位于岩芯上面的流体不能沿岩芯通过,这可能阻止岩芯进入或前进至钻的内部管中。0008而且,应当注意,为了改善取芯流体在钻中的流通,已经提供了三个独立的同心管的设置。也就是说,中间管同轴地布置在外部管和普通的。

15、内部管之间,以便形成在三个管之间的流动空间例如见WO97/26438和BEA1011199。0009还已知取芯方法,它包括使用取芯钻头在取芯孔中切割岩芯;以及将该岩芯引入至少一个内部取芯钻管中,该内部取芯钻管包括内部管形壁,岩芯接收于该内部管形壁中,且该内部管形壁设有至少一个开口狭槽;以及外部管形壁,内部管形壁同轴地装入该外部管形壁中,该内部和外部管形壁相互保持一定径向距离,并相互连接,以便形成单件式组说明书CN102498260A2/7页6件例如见USA4716974。0010在该现有技术中所述的取芯方法中,位于外部和内部管形壁之间的环形自由空间完全由液体泡沫塑料填充,该液体泡沫塑料再在将岩。

16、芯带至地面之前硬化。0011为了能够这样使用泡沫塑料,通过取芯钻头切割的岩芯必须具有比内部管形壁的内径略小的直径,以便当岩芯接收于内部管形壁内时产生绕岩芯的周围环形空间,液体泡沫塑料能够充入该环形空间中。0012由取芯钻切割的岩芯的直径外径将由用于切割它的取芯钻头来确定。不过,岩芯的直径可以并不完全等于用于切割它的取芯钻头的本体内径;例如,取芯钻头可以包括切割齿,该切割齿内接比取芯钻头的支承本体齿保持在该支承本体上更小直径的圆。同样,在它将切割的岩芯直径方面,取芯钻头可以有最合适的特征。0013在USA4716974中的内部钻芯管的结构只是提供为方便起泡处理,用于将岩芯回收至地面,而没有流体损。

17、失、迁移或消除。同样,拆开以便检查岩芯的方法并没有进行介绍,因此能够认为以普通方式来进行,具有所有前述缺点。发明内容0014根据本发明的第一方面,提供了一种取芯方法,它包括在至少一个内部取芯管中接收要进行检查的岩芯,该内部取芯管包括内部管形壁,该内部管形壁限定空腔,岩芯保持在该空腔中,该内部管形壁有形成于内部管形壁中的一个或多个观察开口;以及外部管形壁,内部管形壁同轴地容纳于该外部管形壁中,内部和外部管形壁相互连接,以便形成单件式双壁管;去除外部管形壁的一部分,以便露出该一个或多个观察开口中的至少一个;以及通过该至少一个露出的观察开口来观察在内部管形壁中保持基本完整的岩芯。0015本发明的实施。

18、例能够提供一种取芯方法,该取芯方法没有现有技术的前述缺陷,特别是避免了钻的装配和去除的复杂性,同时避免了岩芯堵塞的相关危险、在操纵和去除过程中损坏岩芯的危险以及在打开内部管的过程中工具等与岩芯直接接触的危险。理想的是,本发明实施例还能够提供在地面上对岩芯进行某种快速观察。0016根据本发明的第二方面,提供了一种取芯钻,它包括外部管;取芯钻头,用于通过外部管的旋转而旋转,以便钻出取芯孔,并形成具有岩芯直径的岩芯;以及内部取芯管,该内部取芯管安装在外部管内,以便接收由取芯钻头形成的岩芯,该内部取芯管包括内部管形壁,该内部管形壁限定了空腔,该空腔的直径基本与岩芯直径相同,通过取芯钻头形成的岩芯保持在。

19、该空腔中,一个或多个观察开口穿过内部管形壁形成;以及外部管形壁,内部管形壁同轴地容纳于该外部管形壁中,内部和外部管形壁相互连接,以便形成单件式双壁管。0017在这种结构中,岩芯只与内部管形壁紧密接触。因此能够在并不危及岩芯的完整性的情况下操纵外部管形壁。甚至能够完全或局部切割或锯开外部管形壁。当两个管形壁形成单件式组件时,它们能够制造成单件。它们的分开距离能够形成环形布置的空间,取芯流体能够优选地流过该空间,而不必经过岩芯。当断开时,这些空间仍然为空的,这允许当外部管形壁的一部分切除或者以其它方式断开并且再去除时通过在内部管形壁上提供的观察开口而直接观察容纳在内部管形壁中的岩芯。即使在这样局部。

20、去除外部管形壁之后仍然能够运输包含岩芯的内部取芯管,该岩芯没有受损或受到污染的危险。这是因为岩芯保说明书CN102498260A3/7页7持在内部管形壁内部。断开和然后去除的外部壁部分或者它在外部管形壁中留下的空间可以具有任意形状。例如,它可以是圆柱体的区段,该区段沿纵向从内部管的一端延伸至另一端,或者它可以采取在外部管形壁中的窗口的形式。0018根据本发明的一个实施例,断开内部管的外部管形壁的一部分的所述步骤在朝向所述至少一个狭槽中的一个狭槽的位置处进行,从而在分离断开的外部管形壁部分的步骤中所述一个狭槽形成所述岩芯观察开口。优选是但不必须,这样的开口狭槽沿纵向从所述内部管形壁的一端延伸至另。

21、一端。因此能够在仍然封装保持在内部管形壁中的状态下也就是说岩芯保持没有污染和并不扰乱它的完整性,尽管外部管形壁开口观察岩芯的整个长度。0019在本发明的还一实施例中,至少一个刻痕线可以朝着外侧提供于外部管形壁上,例如沿纵向。该线通过例如减小要切割的壁的厚度来便于外部管形壁的局部去除。它还能够用作在内部管形壁中定位观察开口或狭槽的位置的外部标记。0020断开或去除能够包括或使用切割、锯或任意其它方式。0021在本发明的还一实施例中,内部和外部管形壁保持径向间隔一定距离,并通过支杆而相互连接,该支杆优选是相互平行地沿纵向延伸。内部管形壁可以包括至少两个开口狭槽,这些开口狭槽沿周向布置成彼此间隔一定。

22、距离,并沿纵向从所述内部管形壁的一端延伸至另一端。优选是,至少一个支杆提供在所述至少两个开口狭槽中的两个相邻狭槽之间的每个间隙中。0022断开的外部管形壁部分可以沿周向有第一纵向边缘,该第一纵向边缘定位成近似朝向所述至少两个开口狭槽中的第一个;以及第二纵向边缘,该第二纵向边缘定位成近似朝向所述至少两个开口狭槽中的第二个。当该断开的外部管形壁部分从所述内部取芯管上去除时,位于所述第一开口狭槽和所述第二开口狭槽之间的内部管形壁部分该内部管形壁部分通过至少一个所述支杆而与所述断开的外部管形壁部分连接与断开的外部管形壁部分一起被分离,从而形成所述观察开口。优选是,支杆沿纵向在内部管形壁和外部管形壁之间。

23、延伸,从而界定了多个空的纵向通道,这些纵向通道允许流体在内部取芯管的上游端和下游端之间流通。0023当有从内部管形壁的一端延伸至另一端的两个开口狭槽时,形成两个分开的圆柱体区段。不过,它们通过固定在外部管形壁上的支杆而彼此相对牢固地保持就位。在分开分离步骤中,一个前述圆柱体区段去除,因为它与去除的外部管形壁部分保持成一体。这样形成的开口不会产生对岩芯不利的操纵或污染,该岩芯仍然保持封装在内部管形壁的其它圆柱体区段中。0024内部取芯管还能够包括固定装置或者端部连接器,用于使它与至少一个其它内部取芯管连接,这些固定装置布置在要连接的各内部取芯管的外部管形壁上。这些固定装置能够将内部取芯管柱布置在。

24、取芯钻的一个或多个外部管内部。0025本发明的取芯钻和取芯方法的其它特征在从属权利要求中指出。附图说明0026通过下面对非限定实施例的说明将清楚本发明的其它细节和特征。该说明将参考附图,附图中说明书CN102498260A4/7页80027图1表示了在根据本发明的取芯钻和取芯方法中使用的内部取芯管的轴向剖视图;0028图2表示了沿图1中的线II剖开的横剖图;0029图3表示了在根据本发明的取芯钻和取芯方法中使用的两个内部取芯管的组件的分解图;0030图4表示了隔离环沿图3中的线IIIIII剖开的剖视图;0031图5至7表示了切割内部取芯管的三种方法,它们可以是在本发明的取芯方法中的步骤;以及0。

25、032图8至11表示了在本发明的取芯钻或取芯方法中使用的内部取芯管的四种变化形式的横剖图。具体实施方式0033在各个附图中,相同或类似元件有相同参考标号。0034如图1和2中清楚所示图1和2表示了可以在本发明的取芯钻或取芯方法中使用的内部取芯管1的示例,内部取芯管1设计成双壁管的形式。它包括内部管形壁2和外部管形壁3。内部管形壁2将在它的空腔4中接收岩芯。它被同轴地容纳于外部管形壁3内部,同时沿径向保持在离该外部管形壁3一定距离处,以便形成在内部和外部管形壁之间的环形空间5。特别如图2中所示,管形壁2和3相互牢固连接,从而形成单件式组件。0035所示内部取芯管优选是能够由金属或塑料材料制造,或。

26、者由基于金属或塑料材料的材料来制造。优选是能够通过挤出来制造,以便形成单件的双壁管。还能够考虑优选地铝或铝合金或者可能的某些可挤出塑料材料作为材料。0036在所示示例中,管形壁2和3通过在它们之间纵向延伸的支杆6而相互连接和保持径向同心间隔一定距离。因此,这些支杆6在环形空间5中界定了纵向通道7,该纵向通道7能够使得取芯流体在内部取芯管1的上游端和下游端之间流通。0037根据所示示例,内部管形壁2设有三个开口狭槽,这三个开口狭槽布置成朝着图2中的箭头8、9和10。这些狭槽沿周向布置在相互成一定距离处。狭槽9和10布置成相互为180,狭槽8布置成与狭槽9的角度小于180,它例如可以为大约15、3。

27、0、45或60,这里大约为30。在本例中,狭槽8至10从内部管形壁2的一端沿纵向延伸至另一端,因此形成三个圆柱体区段11、12和13。各圆柱体区段保持为通过一个或多个这里表示为多个支杆6而固定在外部管形壁3上。根据该结构,圆柱体区段11至13因此完全固定在一起,且在取芯过程中或在引出岩芯的步骤过程中在它们之间不可能有任何相对运动。在所示示例中,支杆6也从内部管形壁2的一端完全延伸至另一端,即三个圆柱体区段11、12和13并不相互直接连接。0038在所示示例中,内部取芯管1有固定装置,该固定装置将使得多个内部取芯管相互连接。外部管形壁3有端部部分14和15,该端部部分14和15在内部管形壁的各侧。

28、轴向凸出。固定装置布置在这些部分上。下游侧端部部分14成凸形连接件的形式,它较细并有外螺纹。上游侧端部部分15成凹形连接件的形式,它张开并具有内螺纹。可以设想,内部取芯管1的凸形连接件与另一内部取芯管1的凹形连接件直接螺纹连接。0039假定这些螺纹连接件有制造公差,该制造公差有时可能引起内部取芯管的未对说明书CN102498260A5/7页9准,因此有阻塞在内部取芯管柱内部向上移动的岩芯的危险,因此优选是可以在两个内部取芯管之间提供用于连接的隔离环16,例如在图3和4中所示的隔离环。0040由图3中清楚可见,在使得两个内部取芯管相互连接之前,隔离环16插入它们之间。在固定位置中,隔离环16的第。

29、一部分容纳于第一内部取芯管的外部管形部分的端部部分14的内部,它的第二部分容纳于第二内部取芯管的外部管形壁的端部部分15的内部。0041在图3中,轴向部分选择为在要进行连接的内部取芯管的底部部分中穿过纵向通道7,而在顶部部分中在支杆6处穿过内部和外部管形壁。0042在内部取芯管的固定位置中,隔离环轴向夹紧在内部取芯管的内部管形壁之间。隔离环16具有轴向空腔17和周向通道18,该周向通道18允许在布置于连接至一起的两个内部取芯管的外部和内部管形壁之间的纵向通道7之间流体连通。0043优选是,轴向空腔17在下游侧有成斜面形式的张开部19。这样,将以改进方式防止岩芯在内部取芯管1内向上移动的过程中阻。

30、塞。0044尽管没有单独示出,但是如前所述,为了执行取芯操作,内部取芯管1或者看情况,可以是相互连接的内部取芯管柱安装在取芯钻的外部管内。内部取芯管例如通过滚柱轴承而同轴地容纳于外部管内部,该滚柱轴承使得外部管能够轴向驱动内部管以及绕该内部管旋转而并不驱动该内部管旋转。以已知方式,外部管可以形成为外部管部分管柱,与上述内部取芯管柱类似。前面下游的内部管考虑当切割岩芯时钻的运行方向以普通方式承载通常裂口的截头圆锥形环系统,当该内部管柱朝着地面升高时,该截头圆锥形环系统将岩芯保持在内部管柱的空腔中。0045取芯钻头通常为环形取芯钻头支承在外部管的下游端处或下游端附近,并通过外部管的旋转而驱动旋转。。

31、当用于抽取岩芯时,取芯钻头的旋转以及所需的轴向力使得钻头在岩层内切割环形孔,从而在孔的中心处留下切掉的岩芯。当取芯钻头前进至岩层内时,岩芯被接收于内部取芯管1的内部管形壁2内的内部空腔4中,并在取芯钻头向下游前进至岩层内时在内部取芯管内相对向上游前进。0046要接收于内部取芯管1内的岩芯应该有与取芯管1的内部管形壁2内的空腔4基本相同的直径。也就是,由取芯钻头切割的岩芯将紧密配合在内部管形壁2内,从而在岩芯和内部管形壁2之间基本没有留下间隙。岩芯和内部管形壁2优选是在内部管形壁2的内周周围紧密接触,使得在岩芯上面上游的取芯流体将在空腔4中向上运动,或者通过狭槽8、9和10而沿纵向通道7向下游通。

32、向取芯钻头。如果能够流动,取芯流体也并不在岩芯和内部管形壁2之间自由地通向下游。0047这通过将切割岩芯的取芯钻头的直径选择为与内部管形壁2的内径基本相同而实现。本领域技术人员能够很容易地选择合适的取芯钻头,从而允许取芯钻头的机械加工公差和磨损以及内部管形壁2的非均匀截面形状,且需要岩芯能够在并不破碎或堵塞的情况下接收于内部管形壁2内的空腔4中并穿过该空腔4前进。岩芯在内部管形壁2内的紧密配合帮助保证该岩芯一旦接收于内部管形壁2内就通过它的完整的整体性而牢固地保持就位。0048在上述说明中,术语上游和下游应当根据取芯方向来理解。因此,元件的上游侧或端部是最靠近岩芯将被回收到的地面的一侧或端部,。

33、而下游侧或端部是最靠近取芯孔底部的一侧或端部,即朝向地心。说明书CN102498260A6/7页100049一旦取芯结束,一个或多个内部取芯管1被送至地面。然后,能够去除外部管形壁3的全部或者优选是一部分,而没有损坏保持在内部管形壁2中的岩芯的完整性的危险。为此,甚至能够使用常规的脱开技术,例如锯开外部管形壁3。优选是,能够提供一个或多个刻痕线20,该刻痕线20在外部管形壁3上纵向延伸,如图5中所示。这些线能够例如由壁的线性或隔开的削弱部分或者壁的线性穿孔来构成。0050也可选择,为了很容易地接近岩芯以便立即观察岩芯,可以通过切除朝着一个狭槽8、9或10的材料而除去外部管形壁3的一个或多个部分。

34、,例如通过使用合适的宽锯条或通过钻出一个或多个孔。0051在图5所示的示例实施例中,切除外部管形壁3的、朝向纵向狭槽8并在两个相邻支杆6之间的部分,以便使得外部管形壁3的圆柱形区段21分离。该圆柱形区段21再被或能够被从内部取芯管1上去除。这能够直接通过纵向狭槽8来观察岩芯,就像将用于估计液体容器内容物的仪表。这种操作决不会破坏岩芯的完整性,该岩芯完整地保持在内部管形壁2中。然后,岩芯能够在它的原始包装即内部管形壁2中运送和引导至合适的随后处理单元。这里,能够注意怎样使得根据本发明的内部双壁取芯管1具有较高刚性。这在内部取芯管水平布置在地面上时在它们从取芯孔中竖直取出之后特别有利。在该操作过程。

35、中,现有技术的单壁类型的内部取芯管存在着由于内部取芯管的弯曲而引起岩芯破损的危险。0052在图6所示的示例实施例中,圆柱体区段22在朝向偏离大约30角度的开口狭槽8和9的位置处从外部管形壁3上切割。当圆柱体区段22从外部壁3上抽出时,内部壁的圆柱体区段13见图2,它的一部分通过支杆6而与区段22连接同时取出。这不需要切割或锯开内部管形壁2或者用工具来接触它,因为内部管形壁2已经由多个独立的圆柱体区段11、12和13来形成。因此,除去这些区段中的一个将只以特别小的程度扰乱岩芯如果存在的话,同时允许直接和容易地观察岩芯。0053在图7所示的示例实施例中,在朝向偏离180的各开口狭槽9和10处切割外。

36、部管形壁。这样,一半23内部取芯管1能够与另一半24分离,这也没有通过锯或其它切割工具来接触和扰乱岩芯的完整性的危险。预先由开口狭槽9和10来分开的一半内部管形壁2由于存在支杆6而伴随每一半切割的外部管形壁3。然后,能够获取保持完整性的岩芯试样。0054如所有这些示例所示,当外部管形壁3的断开部分取下或拆开时,将通过观察开口例如直接在内部管形壁2中产生的狭槽8、9和10来观察岩芯,因为存在于内部管形壁2和外部管形壁3之间的空间为空的。0055必须知道,本发明并不局限于上述示例,且在附加权利要求的范围内能够进行多种变化。0056例如,可以设想,开口狭槽8、9和10有各种形状,沿内部取芯管1的内部。

37、管形壁2不连续,或者并不从内部管形壁2的一端延伸至另一端。同样,允许取芯流体流通的纵向通道7能够有各种横截面形状,例如长方形、矩形、圆形、V形或者其它形状例如见图8和9。还能够提供沿内部取芯管并不连续的支杆6。0057还能够提供某些纵向通道,以便用于容纳电子或机电元件,例如用于在远处监测取芯操作的传感器。说明书CN102498260A107/7页110058在横截面中,内部管形壁的外部形状或外部管形壁的内部形状或者它们两者可以不同于圆形形状,例如可以是正方形、多边形或者其它非圆形例如见图10。0059内部取芯管能够通过固定装置而不是螺纹连接件而连接在一起。例如,可以想象使用弹簧夹或夹持爪或已知用于该目的的任意其它装置。0060还能够想象,内部取芯管1的外部管形壁3可以有多层结构例如见图11。在这种情况下,除了外部夹套26之外,外部管形壁还包括至少一个中间管形夹套25,当这些夹套被连接在一起以便形成单件式组件时,这些夹套依次径向同心地保持为彼此间隔一定距离。说明书CN102498260A111/4页12图1图2图3说明书附图CN102498260A122/4页13图4图5图6说明书附图CN102498260A133/4页14图7图8图9图10说明书附图CN102498260A144/4页15图11说明书附图CN102498260A15。

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