第10章 钻井取心.docx

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第10章钻井取心

第一十章钻井取心

第一节取心方式和取心工具的选择2

一．取心方式的选择2

二．取心工具的选择3

第二节取心钻头的选择4

一．全刚石取心钻头的优点5

二．全刚石取心钻头的分类5

三．国内生产的金刚石取心钻头种类6

四．取心钻头的结构和影响其预期性能的因素7

五．取心钻头的选择8

第三节取心工具11

一．常规取心工具11

二．特殊取心工具17

第四节钻井取心工艺24

一．取心原则24

二．取心的要求24

三．取心前的准备25

四．对钻井液性能的要求25

五．取心操作程序25

六．取心故障分析28

七．高温高压井取心30

第五节取心工具检修内容及标准31

一．取心工具质量检查与标准31

二．取心辅助工具32

三．取心工具报废标准32

参考资料32

本章着重介绍取心方式、工具和钻头的选择，取心工具技术规范，取心质量标准，取心施工程序，取心钻进参数及故障分析，取心工具检修内容及标准，高温高压井取心和特殊取心工具等内容。

第一节取心方式和取心工具的选择

取心方式有常规取心和特殊取心两类：

常规取心对岩心无特殊的要求，所用的工具简单，工艺不复杂，成本低；而特殊取心取出的岩心不受钻井液污染，疏松地层岩心规矩、完整并能保持其出筒前的形状，岩心能保持其地层原始状态，但其装备和工艺比较复杂、施工难度大、成本高。

因此，取心的方式应根据取心的目的、油气藏类型和勘探开发阶段的不同条件来确定。

在取心方式已定的情况下，要根据取心井眼大小、井段深浅、地层岩石软硬与胶结情况来选择相应的取心工具与取心钻头。

一．取心方式的选择

1．常规取心

对岩心无任何特殊要求的取心称为常规取心。

常规取心是取心作业中最大量、最常见的，无论是什么油气藏，在勘探阶段或开发阶段都要进行大量的常规取心。

（1）主要目的：

①发现油气层，了解含油气情况与储集特征，并确定油气层岩性、物性、厚度、面积等基础数据。

②建立地层剖面，研究岩相及生、储特征。

③了解岩性与电性关系。

（2）常规取心方式：

①一般短筒取心，是指取心钻进中途不接单根的常规取心。

它的工具只含有一节岩心筒，结构简单。

它在整个取心作业中所占的比例最大，在任何地层条件下均可进行。

②中、长筒取心，是指钻进中途要接单根的取心。

它的工具必须含有多节岩心筒，通常只有当地层岩石的胶结性与可钻性较好时，才进行中、长筒取心。

中、长筒取心的目的是在保证岩心收获率较高的前提下，尽可能提高取心的单筒进尺，以大幅度提高取心收获率，降低取心成本。

2．特殊取心

对岩心有一定特殊要求的钻井取心称为特殊取心。

它多用在油田开发阶段，通常有下列几种方式：

（1）油基钻井液取心，是指在油基钻井液条件下进行的取心。

对储量较大的砂泥岩油气藏，在开发之前一般都要进行这种取心，其目的是取得不受钻井液自由水污染的岩心，以求获得较为准确的储层原始含油饱和度资料，为合理制定油田开发方案提供依据。

由于油基钻井液不失水，性能稳定，流动性和润滑性都很好，因而岩心不存在吸水膨胀或剥落的问题，也不易断裂或磨损，取出的岩心规矩、完整、成柱性好、收获率高。

（2）密闭取心，是指以注水方式开采的砂岩油田，在开发过程中为检查油田注水开发效果，了解地下油层水洗情况及油水动态，以制定合理的开发调整方案，采用密闭取心工具与密闭液，在水基钻井液条件下取出几乎不受钻井液自由水污染的岩心。

由于油基钻井液取心成本高，在密闭取心质量指标有保证的前提下，密闭取心可代替油基钻井液取心。

（3）海绵取心，是指内岩心筒装有特制海绵衬管的取心。

采用预饱和的海绵衬管，在水基钻井液条件下，能取得含油饱和度相当准确的岩心。

这是国外近年来发展起来的一种取心，工艺结构不太复杂，但成本高，适用于中硬～硬地层。

（4）保压密闭取心，是指在砂岩油田的开发后期，为了准确求得当时井底条件下储层流体饱和度、储层压力、相对湿度及储层情况等资料，为了制定合理的开发调整方案，提高油田最终采收率，采用保压密闭取心工具与密闭液，在水基钻井液条件下，钻取保持储层流体完整性的岩心。

也就是钻取不受钻井液自由水污染并保持当时井底条件下储层压力的岩心。

这种取心装备与工艺比较复杂，成本高，适用于具有成岩性的软、中硬及硬地层。

（5）疏松砂岩保形取心，是指在疏松砂岩地层中保持岩心原始（出筒前）形状的取心。

因为在疏松砂岩地层，由于岩心强度低，不成柱，岩心出筒后就往往自成一堆散砂，岩心物性资料无法获得。

因此，保持岩心原有形状，避免人为破坏，就成为保形取心的技术关键。

目前，多级双瓣组合式岩心筒、橡皮筒、玻璃钢内筒以及复合材料衬筒，均可满足保形取心的要求，但唯有多级双瓣组合式岩心筒成本低，使用方便。

（6）定向取心，是指在油气藏的勘探开发过程中，为直观了解储层的构造参数，全面掌握地质构造的复杂性及其变化，制定出经济合理的勘探开发方案，采用定向取心技术以取出能反映地层倾角、倾向、走向等构造参数的岩心。

定向取心只适用于岩心成柱性较好的地层。

二．取心工具的选择

取心钻头的主要功用是形成岩心，而取心工具的主要功用则是保护岩心和取出岩心。

显然没有合适的取心工具就不可能高质量地取好岩心。

根据割心方式，目前国内外的取心工具基本上可分为加压式、自锁式和砂卡式三类。

割心时，下放钻具，岩心爪靠钻压和内筒下滑冲击力收缩变形，包住、卡断或扭断岩心的取心工具称为加压式取心工具。

割心时上提钻具，岩心抓靠自身的弹性力或它与岩心之间的摩擦力收缩变形，卡紧并拔断岩心的取心工具称为自锁式取心工具。

割心时，钻具不动，因没有岩心抓，只能靠形状大小不同的石子（砂子），在液力作用下将岩心根部卡紧、扭断或拔断岩心的取心工具称为砂卡式取心工具。

需要特别指出的是，经过30多年来的生产实践证明，加压式取心工具是我国特有的，是用于松散、松软地层的简单而有效的取心工具，不仅岩心收获率高，而且使用方便，成本低。

通常在取心方式确定以后，就要根据井眼大小、井段深浅、岩石软硬与胶结情况以及其他特殊的要求来选择取心工具。

1．取心长度的选择

一次取心的长度是根据地层情况、钻头寿命、目的层厚度和能获得满足地质要求的较高岩心收获率来决定的。

目的层较薄，一次取心长度可以短些，反之，可以长些；岩石较硬、倾角较小、交错变化的层数较少、岩心成柱性较好的地层，一次取心长度可以长些，反之，可以短些。

在正常情况下，井愈深，泵压愈高，地层愈硬，岩心直径愈小，一次取心的长度应该更短些。

总之，只要在能满足地质要求的岩心收获率前提下，都可以考虑长些，但取心长度一般不能超过内岩心筒有效长度的95％。

2．不同井深条件下取心工具的选择

浅井取心由于起下钻速度快，可以选用短筒取心工具。

短筒取心工具一般只有一节岩心筒，在取心钻进中不需要接单根。

由于它结构简单，在整个钻井取心工作中，占的比例最大。

深井取心，随着井深的增加，取心作业越来越困难。

若取心地层的岩石胶结性与可钻性比较好，应尽可能采用中、长筒取心，以提高单筒取心进尺和岩心收获率，降低取心成本；若取心地层岩性松散，胶结性不好，应采用短筒取心，以提高岩心收获率。

3．根据地层岩性选择取心工具

根据地层岩性选择合适的取心工具，对取心工作的好坏是具有决定意义的。

一般说来，无论什么取心方式，在松散、松软地层中应选用加压式取心工具，而在中硬～硬地层以及岩心成柱性较好的软地层中应选用自锁式取心工具，在这个大前提下再考虑岩心筒的长度问题。

当地层易破碎时，应选用外返孔取心工具。

当取心井段为水平井眼时，应选用水平井取心工具。

当井深，裸眼稳定，岩心成柱性好，对岩心直径要求不大时，可选用绳索式取心工具。

4．根据取心方式选择取心工具

由地质设计要求确定的取心方式，有常规和特殊取心方式两类。

可供选择的常规取心工具不仅包括一般的加压式与自锁式取心工具，而且还包括自锁式中的外返孔取心工具、水平井取心工具和绳索取心工具等。

可供选择的特殊取心工具不仅包括加压式与自锁式的油基钻井液取心工具、密闭取心工具和保形取心工具，而且还包括自锁式的保压密闭取心工具、海绵取心工具和定向取心工具等。

无论什么取心方式，都要根据取心地层的岩性软硬与胶结情况、井眼大小与深浅选择相应的取心工具。

不同条件下取心方式、取心工具与取心钻头的选择，可参考表10－1。

第二节取心钻头的选择

取心钻头是钻进地层、形成岩心的关键工具。

岩心形成快与慢、好与坏，都直接影响收获率的高低。

因此，取心钻头选择合理与否，将直接影响取心的质量与收获率。

目前，国内外钻井取心均广泛使用金刚石取心钻头。

一．全刚石取心钻头的优点

1．金刚石取心钻头使用效果好，特别是胎体式金刚石取心钻头，能保证钻头出刃均匀。

金刚石耐磨，胎体耐冲蚀，因而钻进平稳，速度快，收获率高，使用寿命长，综合经济效益好。

2．金刚石取心钻头适用范围广。

从极软至极硬地层，均有与之相适应的各种系列的金刚石取心钻头供选择，完全能满足各种条件下取心的需要。

3．胎体金刚石取心钻头成型容易，加工简便，成品率高。

二．全刚石取心钻头的分类

根据破岩的方式，取心钻头可分为三类：

1．切削型钻头

这种钻头以切削作用为主要破岩方式，钻头多为钢体结构，如图10－1所示。

工作面呈阶梯刮刀式，镶硬质合金或聚晶人造金刚石，刀片均匀分布在一个同心圆的环形面上。

为了提高切削效率，根据岩石可钻性的不同，刀片具有不同的切削角。

钻头的刀片与钻头体焊接牢固，刀片的底刃面与钻头中心线相垂直。

另外，钻头的岩心入口离岩心爪近，使岩心一形成就很快进入内筒内而被保护起来。

适用干中、软地层取心。

2．微切削型取心钻头

这种钻头（如图10－2）以微切削地层为主要破岩方式。

钻头多为胎体结构，工作面呈单锥曲面、双锥曲面、抛物线曲面等多种曲面，表镶天然金刚石、人造聚晶金刚石复合片。

适用于各种中硬、硬地层取心，钻进速度中等，钻进平稳，岩心收获率高。

3．研磨型取心钻头

这种钻头（如图10－3）的破岩方式以研磨作用为主，钻头为胎体结构，工作面多为半圆曲面，低出刃表镶天然金刚石或人造金刚石。

适用于各种高研磨性地层取心。

钻进很平稳，但钻速很慢。

三．国内生产的金刚石取心钻头种类

目前我国生产的金刚石取心钻头有天然金刚石、PDC复合片、马赛克、巴拉斯钻头等四大类。

PDC取心钻头适用于软地层取心，具有抗冲蚀的胎体结构，有自锐的PDC复合片，内外径用天然金刚石保护。

冠部有平顶、圆形、双锥及浅抛物线等几种形状，复合片齿的布置按地层的硬度可分为稀、中、密三种。

马赛克取心钻头适用于软、中、硬地层取心，它兼有PDC及巴拉斯钻头寿命长、钻速较高的特点。

巴拉斯取心钻头适用于中硬的带有研磨性夹层的碳酸盐等地层取心。

天然金刚石取心钻头适用于各种地层的取心。

国内金刚石取心钻头系列有：

RC－PDC取心钻头，适用于软、中硬地层；

C——天然金刚石取心钻头，适用于中硬、硬、研磨性地层；

SG――巴拉斯热稳定聚晶块取心钻头，适用于碳酸盐及硬、低研磨性地层，孕镶式或热压烧结的金刚石取心钻头适用于硬而致密的研磨性地层；

ZC－－混合齿取心钻头，适用于具有硬及研磨性夹层的软、中硬地层。

表10－2是取心钻头类型与地层级别的对应关系。

注：

表中D为金刚石钻头对应的地层级别。

四．取心钻头的结构和影响其预期性能的因素

金刚石取心钻头广泛用于各种类型地层的取心。

为了使金刚石取心钻头处于最佳工作状态，了解金刚石取心钻头的结构、性能以及影响其预期性能的主要因素，是十分重要的。

1．金刚石取心钻头的结构

图10－4是典型金刚石取心钻头和岩心筒的示意图。

它由三个重要部分组成。

（1）钻头端部的金刚石；

（2）碳化钨基体；（3）钢体。

2．取心钻头剖面

金刚石取心钻头的外形是针对不同类型地层而设计的。

如图10－5中（a）钻头剖面是为较软地层设计的；（d）是为硬地层取心设计的取心钻头，它的头部倒圆，使钻硬透镜体夹层的影响减到最小；（b）、（c）剖面形状都是为中硬地层取心设计的。

3．影响金刚石取心钻头预期性能的因素

（1）上覆岩层压力和围岩压力

这些压力对取心速度影响很大。

例如不渗透的岩石，象花岗岩，在地面取心试验（没有封闭压力）的速度要比在500米深的井（存在封闭压力）内取心快得多。

其原因是，地面或接近地面的岩石是脆性的，当金刚石钻头的切削刃压入这类岩石时，使其突然破碎，破碎的岩屑体积将会达到取心钻头切削刃吃入岩石体积的若干倍。

相反，在井下当钻头切削刃吃入受有足够封闭压力的岩石时，只能使岩石产生蠕动而难以使其破碎。

在深井和超深井内岩石既有塑性也有脆性，随着上覆岩层压力（深度）的增加，岩石逐渐从脆性向塑性状态变化。

如果完全处于塑性状态，钻头切削刃进入地层时，岩石并不是脆性破坏而只是延展性蠕动或只产生极少的破碎，其破坏方式实际上是剪切或研磨性的。

在较高上覆岩层压力作用下，深部岩石具有较高的抗压强度。

即使岩石在塑性状态下，也需要对钻头切削刃施加更大的压力才能吃入岩石。

最终结果就像全面钻进那样，随着井深的增加，取心速度会降低，钻头使用寿命会缩短。

（2）压差

压差就是钻井液液柱压力与井底地层压力的差值。

在深井中的渗透性岩石内取心的情况与全面钻进相类似，由于钻井液和地层的压力差，会造成井底的压持效应，亦即由于钻井液液柱压力大于地层压力，在井底形成较厚的泥饼，甚至与钻出岩屑一起形成一个“垫层”。

它既造成了钻头的重复切削，又容易造成钻头切削基面的堵塞。

尽管和全面钻进相比较，取心钻头受其影响较小，但也会使取心速度降低。

（3）钻头水力学

金刚石极硬，导热性能也极好，其导热性大约比铜高6倍，比碳化钨高12倍。

但是，由于深井温度高，加之，因切削和磨蚀岩石产生的摩擦会使金刚石变得非常热。

如果没有钻井液冷却，只需几秒钟金刚石钻头就会损坏。

当温度超过大约1430℃时，金刚石就会变成石墨。

所以，在取心过程中，金刚石周围的钻井液充分循环并冷却钻头至关重要。

在取心钻进中，尽管钻头是环形破坏岩石，但产生岩屑也很快，如果不能很好而又及时地消除岩屑，那么堆积的岩屑不但会阻碍钻取岩心，更重要的是限制了钻井液的循环，引起钻头过热。

试验证明，钻井液以紊流循环时，冷却和清洗取心钻头效果较好。

因此，可以根据钻头的流道形状、尺寸设计来确保产生紊流的流速，以便使钻井液在钻头底面形成良好的漫流，充分将岩屑携离井底。

在良好的工作条件下，取心钻头下面的流速范围是55～90米／秒。

为防止带有研磨性钻屑的高压液流对钻头胎体的冲蚀，其最高限不可超过100米／秒。

钻头下面钻井液的流速与用于清洗和冷却的水力功率，与全面钻进的牙轮钻头不同，金刚石取心钻头不能通过调节喷嘴的尺寸来改变其水力性能，并且，在现场也不可能通过调节它的总流动面积来改变水力性能。

只能考虑以现场的钻机能力、钻井液性能、井深、预期的取心速度和不同类型金刚石钻头的结构作为一个系统来综合分析，有效地求得取心钻头的水力性能。

（4）取心钻头的扶正

影响金刚石钻头设计的重要因素是取心时如何保持钻头稳定。

金刚石钻头对由振动运动（横向或纵向）引起的损坏是非常敏感的。

要防止这个问题，钻头和岩心筒都必须适当地扶正。

这可通过增加钻头保径部分的长度和在钻柱上靠近钻头的地方加装稳定器来实现。

使用涡轮和井下马达时这个问题变得更加严重，因为转动取心钻头的转速比一般的取心转速高，加剧了振动，同这些装置一起使用的钻头和岩心筒需要更好地扶正。

如果使用满眼扶正，取心一开始就要使用，不能中途使用。

硬地层取心，也需要满眼扶正，这样可以对钻头施加更大的钻压，以提高取心速度。

五．取心钻头的选择

1．从岩心成形出发选择钻头

从岩心成形来看，在软而松散的非胶结地层取心，不宜选用多次成形的取心钻头。

多次成形的取心钻头，当钻头接触井底平面，开始钻进的时候，会在井底先形成直径较大（大于钻头体内径）的岩心。

它不能立即进入钻头体或内岩心筒，只是在钻压的继续作用下，连续切削较大直径的岩心，最终形成所需直径的岩心柱并进入钻头体或内岩心筒。

如果选用这类钻头，在多次成形的过程中，岩心必然受到钻压、钻具摆动等外力的多次作用，极易发生岩心破碎，阻碍岩心入筒或造成岩心入口堵塞卡死。

但是，在充分扶正钻头和取心工具以后，由于这类钻头的切削部分可以产生锥形井底，有助于保持井眼垂直；同时，在需要更大钻压的较硬地层中钻进，钻头工作面逐渐过渡成圆形（或者有一个较大的顶部半径），能保证有足够的切削刃分担负荷，以防止不正常的磨损和过热。

近似于一次成形的取心钻头，由于其顶部圆半径较大，可以将钻进硬透镜体夹层的影响减弱到最低限度。

一次成形就是当取心钻头接触井底平面，开始钻进的时候，岩心立即形成与钻头体内径相等或略小的岩心柱而进入内岩心筒而受到保护的成形过程。

2．根据岩石性质选择钻头

松软地层，由于岩石可钻性好，机械钻速高，一般可选用切削型取心钻头，包括切削刃较长、较稀的PDC取心钻头。

中硬地层，由于岩心成柱性好，钻速中等，是进行中长筒取心的有利地层，一般选用微切削型取心钻头，包括布齿较密的PDC取心钻头，圆柱形、三角形及片状等热稳定聚晶人造金刚石取心钻头，以及各种天然金刚石取心钻头。

这类钻头多为胎体结构，工作面呈单锥曲面、双锥曲面，还有平顶、圆弧形、浅抛物面等形状。

硬地层取心，由于地层岩石硬度高，研磨性强，可选用胎体结构、工作面多为半圆曲面、低出刃或孕镶的研磨型取心钻头。

根据地层硬度，布齿方式有格状布齿、同心圆布齿及背镶布齿三种方式，高低压水道、辐射状水道以及内规径处的水道均有利于钻头的清洗和冷却。

表10－3和图10－6是常用取心钻头的选型指南。

第三节取心工具

一．常规取心工具

目前我国石油勘探与开发所用的取心工具，有国内生产的，也有国外生产的。

国内常规取心工具主要分加压式和自锁式两种。

国外常规取心工具又分标准式（陆地式）和海洋式两种，两者的主要区别在于，海洋式外岩心筒的管壁比标准式的厚，刚性相对地好，强度较高。

1．常规取心工具的系列

（1）国外常规式取心工具主要规范见表10－4。

（2）国内四川和胜利油田两家取心公司生产的常规取心工具技术规范见表10－5和表10－6。

2．自锁式常规取心工具

（1）自锁式常规取心工具的结构

自锁式常规取心工具一般由取心钻头、岩心爪、岩心筒和安全接头组成（见图10－7）。

国外250P常规取心工具的结构，如图10－8所示，是由取心钻头、下内筒鞋、岩心爪、上内筒鞋、内筒、稳定器、外筒、钢球、球座、分流口、内筒塞、顶塞、支承架、滚珠、垫片、带帽螺丝、下O型圈、安全母接头、安全公接头、上O型圈、摩擦环、安全接头等组成。

岩心筒外筒组包括外岩心筒、短节和稳定器；内筒组包括下内筒鞋、上内筒鞋、内岩心筒和悬挂总成。

取心钻头通过接箍与外岩心筒连接，内岩心筒与内筒塞相连接。

悬挂总成中的轴承盒内装有滚珠轴承，用以悬挂内筒。

回压凡尔座接在内筒塞下面，回压凡尔钢球可以防止上面的钻井液进入内岩心筒。

悬挂总成与安全接头连接，外筒组合与安全接头的母接头连接，岩心爪置于下内筒鞋内。

（2）自锁式常规取心工具的作用原理

下钻完后，用大排量循环，冲洗内筒和井底，待钢球投入到位后开始取心钻进。

由于岩心爪内径略小于岩心直径，所以岩心总是与岩心爪的内壁相接触而存在摩擦力。

当取心完毕上提钻具时，岩心爪与岩心有摩擦力而相对静止，下内筒鞋则随同钻具上行。

由于下内筒鞋内锥面与岩心爪外锥面吻合一致，相对位移迫使岩心爪收缩、自锁、卡紧并拔断岩心。

由于自锁岩心爪具有较好的弹性和耐磨性，其收缩和张开都属于弹性变形，故可反复使用。

当长筒取心钻进需要接单根时，便可通过“割心一接单根一顶开岩心爪一再取心钻进”的办法，实现连续取心。

当井下工具遇卡时，可从安全接头处倒开，将内筒组合和岩

心一起提出地面，外岩心筒留在井内另外处理。

（3）设计特点

岩心筒为双筒单动、螺纹连接和内洗式。

外岩心筒用高强度厚壁无缝钢管制作，并加有稳定器，刚度高，稳性好，有利于长筒取心。

岩心爪为自锁式新型卡箍岩心爪，其内径一般比岩心直径小2～3毫米；当上提钻具时，能自动卡紧岩心，自锁割心；可反复使用，操作方便。

由于取心工具本身的结构特点，这种岩心筒能用割心接单根的方法实现连续取心；在长筒取心时，只需在短筒取心工具的基础上，增加等长的内外岩心筒，而不需其他的特殊装置，因而简化了中、长筒取心接单根的装置和复杂的结构。

其外筒还配有镶焊硬质合金块的稳定器，可以选用玻璃钢、铝管作内筒与塑料内衬套。

工具自带安全接头，便于岩心筒遇卡事故的处理。

（4）适用范围

适用于中硬～硬地层以及岩心成柱性较好的软地层取心。

3．外返孔式取心工具

当地层易破碎时，为提高破碎性地层的岩心收获率，可采用外返孔式取心工具。

外返孔式取心工具由上稳定器、分水接头、堵孔钢球、外返孔嘴、悬挂总成、内岩心筒组、外岩心筒组、下稳定器、组合内筒鞋、岩心爪、取心钻头等部件组成，如图10－9所示。

外返孔工取心工具和自锁工常规取心工具基本相同，不同的是外筒多了个返出孔，和内岩心筒相通。

在破碎性地层取心时，采用外返孔结构可形成水力并联通管路，保证取心钻进时有部分循环钻井液不通过钻头水眼，而是经内筒自下而上，人工具上部返到井眼环形空间，从而对岩岩心块产生一个向上的作用力（力的大小可通过变换外返孔直径来调节），使岩心块被携带并悬浮于内筒上部，达到提高岩心收获率和单筒进尺的目的。

表10－7是川式外返孔取心工具的技术规范。

4．水平井取心工具

水平井取心技术不断发展，目前国内外水平井取心体系有如下几种：

（1）短曲率半径取心系统。

这种取心系统采用特殊设计的岩心筒（其岩心筒的长度为0.91米，外径为95.3毫米，可以割取的岩心直径为63.5毫米，长度为475.2毫米），为了使取心钻具组合能顺利通过半径较小的井段，通常把岩心筒和铰接钻键连接在一起下入井内，并且使用正容积式井下马达进行动力驱动。

（2）中曲率半径取心系统。

这种取心系统在常规标准取心筒的基础上做了如下改进：

①为了使内岩心筒具有良好的稳定性，在内筒上加装了滚柱轴承。

它有助于防止在大斜度井眼取心时，由于内筒失中而造成岩心入筒困难的问题；

②给岩心筒加装一个钻头端轴承，以使内岩心筒始终处于钻头的喉道中心。

这对于水平井的取心极为重要；

③在中曲率半径的水平井内取心时，如果选用井下马达驱动岩心筒，则应在马达与岩心筒之间安装一个特殊设计的投球短节。

取心的时候，钢球封住内筒通道，迫使钻井液流向内、外筒之间的环形空间。

如果井底不干净，取心之前还可以利用这个短节使钻井液通过内岩心筒循环，清除井底的沉砂。

（3）国内水平井取心。

近几年国内水平井取心迅速发展，水平井取心工具的改进表现在两个方面：

一是在内岩心筒上下端加装了滚柱轴承，以保证内筒中心线能在不同曲率半径的水平井内，始终和取心钻头喉道中心线重合，保证岩心顺利进入内筒；二是缩短整个岩心筒的长度或给外筒上下部加装稳定器，以充分保证岩心在水平井内作业时的稳定性和刚性。

5．绳索取心工具

当井深、裸眼稳定、岩心成柱性好且直径要求不大时，可采用绳索取心工具。

（l）绳索取心工具的结构原理。

绳索取心工具主要由岩心筒体、可回收的内筒和绳索锁销装置组成，绳索岩心筒使用两种钻头（一种用于钻进，另一种用于取心），如图10－10（a）、（b）所示。

绳索取心不同于常规取心，因为它的内筒是一种独立的工具，而且可以更换和回收，也可作为备用件。

在绳索取心筒下面安装金刚石钻头，可进行全面钻进。

绳索岩心筒有各种尺寸，一般能钻取长为10米的岩心，表10－8给出了这些岩心筒的尺寸。

绳索岩心筒唯一不足之处是可换的内筒必须小到能通过钻柱内径。

通过114.3毫米（41／2英寸）贯眼接头［71.4毫米（213／16。

英寸）