本實用新型涉及一種輸送式井壁取芯系統，具體的說，是將常規電纜井壁取芯技術應用到水平井施工工藝上，通過鉆桿將取芯器輸送到目的層，通過地面操控，對井壁進行旋轉鉆進獲取地層巖芯的一種輸送式井壁取芯系統（FCT-CL），此技術解決了大斜度井的井壁取芯難題，以滿足對水平井及大斜度井的地質勘探和開發的需求。

背景技術：

在垂直井或微傾斜井中進行取芯作業時，取芯器靠自身重力用電纜下入井內。大斜度井尤其是水平井出現以后，在水平井段內重力不能幫助取芯器運動到達目的層進行取芯作業，因此必須尋找把取芯器送到大斜度井或水平井井底的新方法，本實用新型輸送式井壁取芯系統采用鉆桿作為取芯器和地面之間的連接件，將取芯器輸送到大斜度井及水平井的目的層，進行取芯作業。

目前，對于傳統的爆破取芯技術，該技術由于受地層巖性、井況等因素的影響，存在以下的局限性：第一，取芯成功率低。對于致密巖層，常常出現打不進井壁，取不出巖芯的情況。對于松軟巖層，由于取得的巖芯裸露在儀器外部，因而在上提取芯器的過程中，巖芯常常發生脫落現象，較難得到巖芯。第二，由于采取爆破取芯技術，得到的巖芯受到爆破力的影響，常常取出的是破碎的巖屑，巖芯原來的物性結構會受到破壞，因此巖芯的利用價值低，根據這種巖芯分析出的巖性與地層實際巖層性質存在一定差異。第三，爆破技術用到炸藥，有一定危險性。另外，對于已有的鉆井取芯技術，存在以下局限性：第一，鉆井取芯不能重復取芯，不能實時觀察井下狀況，時間長。第二，鉆井取芯不能進行薄層取芯，取芯深度不能控制。

由此可見，設計出一種在大斜度井或水平井中取芯成功率高、取得的巖芯利用價值高的技術方案，是目前急需解決的問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種輸送式井壁取芯系統，該系統可對水平井、大斜度井的巖層進行取芯，并且采用鉆進式井壁取芯技術，該鉆進式井壁取芯器鉆取巖芯最大長度達44.5mm（1.75英寸）,巖芯直徑達25.4mm（1英寸）,取出的巖芯進行儀器倉內密閉保存，巖芯巖性、流體不受影響，該輸送式井壁取芯系統在地面可實時監控井下儀器工作狀態，對井壁任一巖層均可進行取芯，取芯成功率高，取出的巖芯利用價值高，可真實反映地層巖層、流體性質，為石油勘探提供重要依據。

為了實現上述目的，本實用新型采用了以下技術方案：

本實用新型輸送式井壁取芯系統是由地面數據采集系統、井下儀器以及用于輸送井下儀器的水平井輸送工具三部分組成，其中：

地面數據采集系統包括調壓面板（VCP）、變壓器面板（VTP）、采集傳輸控制面板（ATC）、電源面板（PSP）、工控機、鉆進式井壁取芯軟件（πWST-FCT）（軟著登字第1151216號），由測井電纜通過水平井輸送工具中的母頭總成與公頭總成對接實現與井下儀器相連接；

井下儀器包括從上至下依次組裝連接的旋轉短節、張力短節、鉆進式井壁取芯器以及通過十字偏心器相連的橡膠底鼻；

水平井輸送工具包括旁通短節、母頭總成、公頭總成、過渡短節、十字偏心器等；

工控機與數據傳輸控制面板連接，數據傳輸控制面板經由數據線與電源面板連接，電源面板經由測井電纜與母頭總成連接，當母頭總成與公頭總成對接后，數據傳輸控制面板實現與井下儀器的連接以及電源面板、調壓面板、變壓器面板實現為井下儀器供電；

取芯器主要由取芯器電子節和取芯器探頭節組成，取芯器電子節、取芯器探頭節從上到下依次組裝連接；

取芯器電子節主要由電源模塊、通訊模塊、采集模塊、調速模塊、控制模塊、多功能模塊、伽瑪模塊組成，采集模塊、調速模塊、控制模塊、多功能模塊、伽瑪模塊的信號端經通訊模塊與地面數據采集系統連接，電源模塊的輸出端與通訊模塊、采集模塊、調速模塊、控制模塊、多功能模塊、伽瑪模塊的電源端連接，其中，多功能模塊包括繼電器控制模塊，用于控制電磁閥的工作狀態；

取芯器探頭節包括位移傳感器、芯長傳感器、電機、由電機控制的雙聯泵、大泵壓力傳感器、小泵壓力傳感器、步進電機、推靠缸、推芯缸、鉆進缸、液壓馬達、控制推靠缸及推芯缸的電磁閥、控制鉆進缸的電磁閥、控制液壓馬達的電磁閥；

輸送式井壁取芯系統中取芯器探頭節下面安裝有十字偏心器和橡膠底鼻。

本實用新型的優點是：

本實用新型可對水平井、大斜度井的井壁任一巖層進行取芯，取芯完整，取芯成功率高，操作簡單；采取鉆進式井壁取芯，不存在爆破取芯的危險品的運輸和使用問題；使用了十字偏心器及旋轉短節保證取芯器鉆頭始終朝下和地層接觸；增加了張力短節，解決了可以檢測儀器在井下是否遇卡，提高安全性；水平井輸送工具中的母頭總成和公頭總成貫通線加粗，解決了取芯器大電流工作的需求；能進行薄層取芯，一次下井可多次取芯。將取得的巖芯直接送巖電實驗室進行巖性、電性、物性和含油性分析化驗即可求取得巖層的飽和度、孔隙度、滲透率等參數，實現為石油勘探提供重要依據的目的；并可實現將得到的曲線對測井圖進行標定的目的。

本實用新型可對井下儀器工作狀態進行實時監控，確保取芯成功率，且成本低，易于推廣。

附圖說明

圖1是本實用新型一實施例組成示意圖；

圖2是井下儀器的一實施例的連接框圖；

圖3是取芯器下水平井示意圖；

圖4是取芯器液壓系統工作原理圖。

具體實施方式

如圖1至圖3所示，本實用新型輸送式井壁取芯系統包括地面數據采集系統、井下儀器及用于輸送井下儀器的水平井輸送工具，其中：地面數據采集系統包括采集傳輸控制面板104、電源面板101、調壓面板102、變壓器面板103、工控機206、打印機207、鉆進式井壁取芯軟件（軟著登字第1151216號）。井下儀器包括從上到下依次組裝連接的旋轉短節306、張力短節11、取芯器電子節12、取芯器探頭節13，儀器通過十字偏心器310和橡膠底鼻311相連，鉆進式井壁取芯器包括取芯器電子節12和取芯器探頭節13，取芯器電子節包括電源模塊121、通訊模塊122、采集模塊123、調速模塊124、控制模塊125、伽瑪模塊126、多功能模塊127, 取芯器探頭節13包括位移傳感器130、電機131、雙聯泵132、大泵壓力傳感器170、小泵壓力傳感器171、步進電機134、芯長傳感器135、兩位四通電磁閥136、兩位四通電磁閥137、兩位三通電磁閥138、推靠缸139、推芯缸142、鉆進缸140、液壓馬達141，其中：電源模塊121與通訊模塊122、采集模塊123、調速模塊124、控制模塊125、多功能模塊127連接，提供+5VDC電源,電源模塊121與步進電機134連接，提供+12VDC電源，電源模塊121與伽瑪模塊126連接，提供+24VDC電源，調壓面板、變壓器面板通過電源面板由測井電纜與電機131連接，提供600-1750VDC可調電壓，采集模塊123、調速模塊124、控制模塊125、伽瑪模塊126、多功能模塊127的信號端經通訊模塊122與地面數據采集系統的數據傳輸控制面板104相連，伽瑪模塊126、位移傳感器130、芯長傳感器135、大泵壓力傳感器170、小泵壓力傳感器171的信號傳輸端通過采集模塊123與通訊模塊122相連，雙聯泵132與大泵壓力傳感器170及小泵壓力傳感器171相連，張力短節11中的張力傳感器111的相應信號端口經取芯器電子節12中的采集模塊123與通訊模塊122相連。水平井輸送工具包括旁通短節302、母頭總成303、公頭總成304、過渡短節305、十字偏心器310等。工控機206的相應信號端口與采集傳輸控制面板104的相應數據傳輸端口連接，采集傳輸控制面板104的相應傳輸端口經由測井電纜30與母頭總成連接，當母頭總成與公頭總成對接后，采集傳輸控制面板104實現與井下儀器連接，調壓面板102、變壓器面板103與電源面板101相連接，電源面板101的供電端口經由測井電纜30中的電源纜芯與取芯器的電能輸入端口連接。

對于井下儀器主體鉆進式井壁取芯器及其輔助設備，如圖1、圖2和圖3，在實際勘探測井取芯時，首先將橡膠底鼻311、十字偏心器310、鉆進式井壁取芯器探頭節13、鉆進式井壁取芯器電子節12、張力短節11、旋轉短節306、公頭總成304、過渡短節305依次在井口連接，然后，過渡短節305的另一端連接所需尺寸的鉆桿301，將儀器下放到套管32深度內對接深度，此時，連接旁通短節302，將連接有電纜的母頭總成303從旁通短節302的旁通處下放到井內，通過泥漿循環力的作用使母頭總成303下到對接深度與公頭總成304對接，此時實現地面數據采集系統與井下儀器相連接，在井口繼續連接鉆桿，直到將儀器下放到取芯深度，此時，通過工控機206或地面數據采集系統開關發出的控制信號向井下發出控制命令，測井電纜30以載波調制方式傳送到鉆進式井壁取芯器電子節12的通訊模塊122，通訊模塊122執行地面工控機發送來的命令，通過RS485控制采集模塊123進行數據采集，控制模塊125進行控制多功能模塊127連接的兩位四通電磁閥136、兩位四通電磁閥137、兩位三通電磁閥138的動作來控制推靠缸139、推芯缸142、鉆進缸140、液壓馬達141進行工作，井下各模塊把各自的狀態及采集到的各傳感器及取芯器工作參數包括大泵壓力、小泵壓力、電纜張力、芯長、鉆頭鉆進位移、深度信號，經測井電纜以62.5千赫茲的載波發到地面系統，伽瑪模塊126輸出的脈沖在多功能模塊127的比較電路整形，送到采集模塊123的CPU直接計數，送到數據傳輸控制面板進行處理顯示，通訊模塊122是井下儀器的核心部分，它通過RS485與采集模塊123、調速模塊124、控制模塊125進行通訊，向這些模塊發出控制命令和接收它們傳輸的數據，同時它也通過調制解調模式與地面通訊模塊形成通訊，將地面發出的各種命令傳輸到相應的井下儀器，并將井下各短節傳給它的數據實時地傳到地面，多功能模塊根據通訊模塊122下達的命令控制兩位四通電磁閥136、兩位四通電磁閥137、兩位三通電磁閥138的動作，采集模塊123根據通訊模塊122下達的命令分別采集伽瑪計數、泵壓、芯長、鉆進位移、井下張力數據，并根據命令將采集的數據上傳給通訊模塊122，調速模塊124根據通訊模塊122下達的命令調節步進電機134的轉速，并根據命令將采集的數據上傳給地面數據采集系統，地面數據采集系統把各種數據直接顯示在面板上或傳到工控機顯示, 通過鉆進式井壁取芯軟件（πWST-FCT）（軟著登字第1151216號）進行采集和控制，實現地層深度記錄，并實時打印相應的曲線，完成目的層取芯的人機控制功能。

如圖3和圖4所示，液壓系統的工作原理為：電機131上電，帶動雙聯泵132(大泵160、小泵161)，液壓油通過雙聯泵132中的大泵160進入液壓馬達141和兩位三通電磁閥138 , 兩位三通電磁閥138(未上電)處于泄油狀態，鉆頭190不旋轉，液壓油通過雙聯泵132中的小泵160和濾油器180進入兩位四通電磁閥137，同時對蓄能器182進行蓄能，液壓油通過雙聯泵132中的小泵161進入兩位四通電磁閥136，兩位四通電磁閥136帶電，液壓油通過兩位四通電磁閥136進入推靠缸139（推靠臂186打開）、推芯缸142。兩位四通電磁閥137帶電，液壓油通過兩位四通電磁閥137進入鉆進缸140，推動馬達導軌185帶動液壓馬達141旋轉和鉆進，鉆進電位器184檢測液壓馬達141行進位置。兩位三通電磁閥138上電，雙聯泵132中大泵160的液壓油不能通過兩位三通電磁閥138泄壓，液壓馬達141通過高壓油旋轉帶動鉆頭190取芯，大泵壓力傳感器170和小泵壓力傳感器171檢測系統壓力，通過安全閥181保證系統壓力穩定，電控溢流閥183用于調節鉆進系統中的系統壓力。取芯完成后，兩位三通電磁閥138、 兩位四通電磁閥137不帶電，雙聯泵132中大泵160通過兩位三通電磁閥138泄壓，鉆進缸140收回，通過鉆進電位器184判斷液壓馬達141是否回到原位置，當馬達回到原位置后，兩位四通電磁閥136 不帶電，推靠缸139收回，推芯缸142推芯，芯長傳感器135檢測取芯長度。此時，取一顆芯完畢。根據需要可進行重復取芯。

如圖1，鉆桿301用于輸送儀器到目的層。

如圖1，旁通短節302用于使電纜從鉆桿中穿過與井下儀器連接。

如圖1，公頭總成304、母頭總成303用于在泥漿中對接，實現地面對井下儀器供電和控制。

如圖1，過渡短節305用于儀器連接所需尺寸的鉆桿。

如圖1，十字偏心器310及旋轉短節306用于保證取芯器鉆頭始終朝下和地層接觸。

如圖1，張力短節11用于測試井下儀器受力狀態。

如圖1，取芯器電子節12主要用于地面數據采集系統和井下儀器建立通訊，實現對井下儀器控制和數據采集功能，以及進行電源轉換為各個模塊提供電源。

如圖1，取芯器探頭節13主要是鉆取巖芯、存儲巖芯。

如圖1，橡膠底鼻311主要用于防止儀器在井下觸底吸附遇卡。

本實用新型的優點是：

本實用新型可對水平井、大斜度井的井壁任一巖層進行取芯，取芯完整，取芯成功率高，操作簡單；采取鉆進式井壁取芯，不存在爆破取芯的危險品的運輸和使用問題；使用了十字偏心器及旋轉短節保證取芯器鉆頭始終朝下和地層接觸；增加了張力短節，解決了可以檢測儀器在井下是否遇卡，提高安全性；水平井輸送工具中的母頭總成和公頭總成貫通線加粗，解決了取芯器大電流工作的需求；能進行薄層取芯，一次下井可多次取芯。將取得的巖芯直接送巖電實驗室進行巖性、電性、物性和含油性分析化驗即可求取得巖層的飽和度、孔隙度、滲透率等參數，實現為石油勘探提供重要依據的目的；并可實現將得到的曲線對測井圖進行標定的目的。

本實用新型可對井下儀器工作狀態進行實時監控，確保取芯成功率，且成本低，易于推廣。

以上所述是本實用新型的較佳實施例及其所運用的技術原理，對于本領域的技術人員來說，在不背離本實用新型的精神和范圍的情況下，任何基于本實用新型技術方案基礎上的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均屬于本實用新型保護范圍之內。