岩心是提供地层剖面原始标本的惟一途径，从岩心标本可以得到其他方法无法得到的资料。岩心可取得完整的第一性资料，通过对岩心的分析与研究才能为制定合理的方案措施提供依据。

环状破碎井底岩石，形成岩心（圆柱体）。保护岩心。钻进取心时，已形成的岩心要加以保护，避免循环的钻井液冲蚀岩心及钻柱转动的机械碰撞损坏岩心。

取出岩心。在钻进取心到一定长度后（通常为一个单根长度，也可以进行长筒取心达几十米甚至百米），要从所形成岩心的底部割断并夹紧，在起钻时随钻具一同提升到地面。

钻进取心时，以上三个环节都应做好，任一环节处理不当，轻则会得不到应有数量（长度）的岩心，严重时会导致取心失败，取不出岩心。

通常钻进时，钻进效率是以机械钻速和钻头总进尺（一次行程）来评价的。取心钻进时，其目的是获得岩心，应将与取心钻进进尺同样长度的岩心全部取出。但常常由于种种原因（如冲蚀、磨损等）不能将应有长度的岩心取出。一般以“岩心收获率”来评价。其计算方法如下：

岩心收获率 实际取出岩心长度／本次取心钻进进尺×100％

取心钻进时，首先要保证较高的岩心收获率，在此前提下尽量提高钻速。

取心工具是钻取地下岩心的重要保证，为做好取心工作，必须了解取心工具的组成、结构特点、适用范围和使用要求，以充分选择和发挥取心工具的效力，保证获得高的岩心收获率，提高取心钻进速度。

钻进取心工具种类很多，以适应不同情况的要求，但基本组成都包括三个部分：取心钻头，用以钻取岩心；岩心筒及其悬挂装置，用以保护岩心；岩心爪，用以割断和卡牢岩心并使岩心随起钻时提到地面。图 8-16为取心工具组成示意图。以下分别叙述主要部分的结构及用途

取心钻头是环状破碎井底岩石，在中心部位形成岩心柱的关键工具。岩心收获率的大小、钻进快慢都与钻头质量和选择有关。取心钻头的结构设计要有利于形成岩心并提高岩心收获率。钻头钻进时应平稳以免震动损坏岩心，钻头外缘与中心孔应同心，钻头水眼位应使射流不直射岩心处并减少漫流对岩心的冲蚀。钻头的内腔应能使岩心爪尽量靠近岩心入处，这样可使岩心形成后很快经岩心爪进入岩心筒而被保护起来，同时可使割心时尽量靠近岩心根部，以减少井底残留岩心。

根据取心所钻地层不同，取心钻头同样分为牙轮、刮刀和金刚石几种类型：

一、牙轮取心钻头，有四牙轮取心钻头和六牙悬挂轴承； 悬挂装置轮取心钻头，适用于中硬及硬地层。因钻头结构关系的限制，岩心直径不能太大。目前国内使用较少。

二、刮刀式取心钻头，以切削方式破碎岩石。与全面钻进刮刀钻头相同，在刀刃部镶焊硬质合金，刮刀片对称均布在一个同心圆的环状面积上，钻头多做成阶梯状以提高钻进效率。

三、金刚石取心钻头，其结构形式多样，适应地层范围较广，有天然金刚石取心钻头、人造金刚石取心钻头和聚晶复合片取心钻头。

岩心筒是取心工具的重要部分之一。取心工具有单筒取心工具（只有一个岩心筒）和双筒取心工具（即有内岩心筒和外岩心筒）之分。目前在钻井中大多数是用双筒取心工具。下面着重介绍双筒取心筒结构。它包括内岩心筒、外岩心筒、内外岩心筒扶正器、内岩心筒回压凡尔及悬挂总成等部件。

外岩心筒。外岩心筒为优质无缝钢管制成，上接钻柱，下接取心钻头。钻进中它承受钻压并传递扭矩带动钻头旋转。为使其在钻进时不发生弯曲和摆动，在岩心筒外焊装有扶正器。

内岩心筒。内岩心筒的作用是在取心钻进时接受、储存和保护岩心。为了防止循环的钻井液进入内岩心筒和使筒内液体能及时排出（当岩心进入内筒时），在内岩心筒的上部装有分水接头及回压凡尔（单流凡尔）。回压凡尔通常由钢球及球座组成。下钻前可先不装钢球，下钻后循环钻井液，液流流过内筒将筒内因下钻而聚集的泥砂冲冼干净，再由井 口从钻柱内投入钢球到达球座。钻进时，由于球阀密封，钻井液不能进入内岩心筒而由分流接头流向内外岩心筒之间的环形空间至钻头，使在内岩心筒的岩心不会受到冲蚀。当岩心进入

内岩心筒时，筒内液体顶开回压凡尔的钢球排出。为使岩心能顺利进入到内岩心筒，要求筒身无变形、无弯曲、无碰扁、内壁光滑、壁厚均匀。

内岩心筒悬挂总成。为避免内岩心筒旋转磨损岩心，一般将内岩心筒悬挂到外岩心筒顶部。悬挂总成包括悬挂轴承组和悬挂装置。悬挂轴承是用来防止内岩心筒旋转，并防止内岩心筒上下串动及摆动，通常由两副或两副以上轴承组成。悬挂装置是用不同方法将内岩心筒悬挂到外岩心筒顶部的装置。悬挂方式取决于取心工具的结构。目前常用的悬挂装置有以下几种：

①丝扣式悬挂：它是丝扣将内岩心筒悬挂到外岩心筒顶部，是悬挂装置中

最可靠的方法。

②销钉式悬挂：这种悬挂方法是在对称的位置上用销钉将内外岩心筒连接起来。对销钉的材料和尺寸要求很严格。在割心时要将销钉剪断，而在下钻和钻进时销钉应完好。

③球座式悬挂：这种悬挂方式是用钢球通过悬挂套等部件将内岩心筒与外岩心筒连接起来。主要元件有钢球、悬挂接头、滑套及释放塞等。

岩心爪。岩心爪的作用是在取心钻进结束后用以割断岩心，并在起钻时承托已割取的岩心以防脱落。它应在取心钻进时允许岩心顺利通过进入到内岩心筒而不损坏岩心。

岩心爪是和缩径套（岩心爪座）配合使用。也有的取心钻头内腔车制成爪座形直接与岩心爪组合使用。岩心爪有多种不同类型以适应不同的地层及取心工具结构。

（1）、卡箍式岩心爪：它的形状如圆箍，一圈开有数道缺口，把它分成许多瓣，每瓣内车有数圈卡牙。卡箍的外壁呈截锥状，与缩径套配合使用。缩径套有同样锥面。岩心爪沿爪座移动时，其爪牙收缩卡紧岩心。它用于软及中硬地层。

（2）、卡瓦式岩心爪：适用于中硬及硬地层。它由挂套、销轴、扭簧及卡瓦片组成。卡瓦片可依赖扭簧力量使其张开。钻进时紧贴钻头内壁。割心时，在外力作用下使岩心爪沿钻头内腔壁向下移动，卡瓦片收缩包紧岩心。

(3)、卡板式岩心爪：适用于中硬及硬地层取心，一般和其他岩心爪复合使用。其结构由外座、扭簧及片状卡板组成。

(4)、卡簧式岩心爪：适用于硬地层，地质钻探使用，石油钻探取心使用较少。

对岩心无特殊要求时常使用常规取心工具。它在钻井过程中，为了解地下岩石的沉积特征、岩性、物性、电性等提供第一性资料。常规取心工具使用广泛，占整个取心作业的90％以上。

它是在中硬地层、硬地层中取心的基本工具，对岩心成柱性较好的地层也适用。一般由取心钻头、卡箍式岩心爪、内外岩心筒和安全接头组成。外岩心筒与安全接头的母接头相连，内岩心筒上部为悬挂总成，与安全接头公接头相连，内筒下接缩径套（岩心爪座），岩心爪放置其内。

下完钻后，用大排量循环钻井液清洗内岩心筒及井底。然后停泵投入钢球（回压凡尔钢球），就位后开始取心钻进。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缘相接触而存在摩擦力。当取心钻进结束后，缓慢上提钻具时，岩心爪因与岩心有摩擦力而相对静止，缩径套则随钻具上行。由于缩径套内锥面与岩心爪外锥面吻合一致，相对位移使岩心爪收缩、自锁、卡紧并拔断岩心，并使岩心随钻具一同起到地面。

加压式取心工具是松软地层取心的基本工具。当使用这种工具割心时，需要外力直接加压作用到内岩心筒。使内岩心筒及岩心爪相对于外岩心筒向下移动，迫使岩心爪沿钻头内腔锥面移动并收缩而卡紧岩心。

加压式取心工具的加压方式有机械加压和水力加压两种方式。其内岩心筒组合的悬挂方式有销钉悬挂和钢球悬挂等。以下以机械加压方式介绍加压式取心工具。

机械式加压取心工具的特点在于取心工具上部连接一加压接头。它是由能相对移动的六方杆（其上接钻柱）、六方套（其下接外岩心筒）及加压中心杆（其下接内岩心筒悬挂总成）组成。

它的工作原理在钻进取心时，钻压和扭矩通过加压接头和外岩心筒传给钻头。岩心通过岩心爪进入内岩心筒。割心时，上提钻具拉开加压接头，投入加压钢球，钢球到达加压杆球座后下放钻具并加部分压力通过钢球、加压中心杆传给承压头使销钉剪断，内岩心筒失去支承而下滑，迫使内岩心筒下的岩心爪沿钻头内腔锥面滑动收缩包卡岩心，在钻具旋转扭矩作用下扭断岩心。

一般取心工具（短筒）允许取心长度在一个单根长度之内。如果要求取心较长时，则需要多次起下钻，为了提高效率，降低成本，发展了中长筒取心。中长筒取心时，钻进中途需接单根，但在松软地层取心钻进过程中不允许钻头提离井底，因此工具还需增加接单根的专用装置滑动接头。它是由滑动内外六方组成的差动装置，其有效滑动距约 11m。可保证接单根时钻头（包括岩心筒）不离开井底当取心工具很长时，其重力超过取心钻进所需的钻压值时，滑动部分会使工具全部重力加在钻头上，为了灵活地调节钻压，在滑动装置下部

配有转换接头，它有随意提放取心工具的功能，从而可调节钻压。

取心的目的就是要取出地下岩层中的原始资料 岩心。因此，无论在任何情况下，都应将提高岩心收获率作为主要任务进行研究。要提高岩心收获率就要了解影响收获率的各种因素，然后采取相应的措施，以确保岩心收获率并提高取心钻进效率。

（一）影响岩心收获率的因素

在钻取岩心中，影响岩心收获率的因素是多方面的，归纳起来有以下几方面：

1、地层

地层的变化是多样的，它对岩心收获率的影响也是多方面的。地质构造与地层结构如断层、大倾角地层、裂缝发育地层、溶洞等，都会对岩心收获率有影响。

地层的岩性是另一影响因素。胶结程度好、致密的地层成柱性强，易取得较高的岩心收获率，而胶结性差、松散、薄夹层、软硬交错地层、吸水膨胀地层、含大量可溶性盐类地层，都会对岩心收获率造成不利的影响。

2、岩心直径

岩心直径大小取决于取心工具，岩心直径愈大，岩心的强度就愈高，愈有利于提高岩心收获率。

3、取心钻进参数

不合理的钻进参数，会严重影响岩心收获率。钻压过大、过小对岩心收获率提高都不利，钻压过大会使外岩心筒失稳弯曲，使钻头工作不稳，外筒与内筒夹紧使内筒摆动及旋转。钻压过低则钻速过低。转速过大会使钻进不稳定、震动等破坏岩心。在排量方面，过大的排量可能会冲蚀岩心，过小排量引起钻头泥包影响收获率提高。

4、井下复杂情况

井眼中如有井漏、坍塌、缩径、落物、狗腿、键槽、井喷等复杂情况，如不及时处理会直接影响到取心效果。

（二）提高岩心收获率的措施

影响岩心收获率的因素是多方面的，但对某个地区其影响因素有其主要方面，所以应不断总结取心的成功经验与失败教训。一般来说，提高岩心收获率应注意几个方面。

1、制定合理的取心作业计划

2、正确地选择取心钻头和取心工具，所选用的工具要符合取心目的（普通取心，特殊取心）同时要适合所钻遇的地层。

3、工具在下井前应仔细检查，如岩心角有无变形，悬挂轴承转动情况，岩心爪的弹性及与岩心爪的配合等。

4、制定合理的取心钻进参数。

5、严格执行操作技术规范。

6、总结经验，不断提高取心工艺技术水平。