本发明涉及用于石油天然气钻井开发的井下工具，尤其是一种割心机构。本发明还涉及一种包括这种割心机构的取心工具。
背景技术：
1、为准确了解储层的储存介质的各项参数，需要采取地层岩心以进行分析和研究，其称为“取心作业”。取心作业通常借助于取心工具来进行，所取得的岩心的质量会直接影响着勘探开发决策和产量评估。
2、取心工具通常包括取心钻头、割心机构和取心管总成。在取心操作中，首先进行取心钻进以形成岩心。在钻进取心到一定长度之后，通过取心管总成促动割心机构动作，在所形成的岩心的底部割断岩心并夹紧，形成完整的岩心柱。该岩心柱在起钻时随钻具一同提升到地面。
3、对于破碎地层来说，由于断溶体储层裂缝、溶洞发育等原因，地层破碎程度高、稳定性差，钻井过程中阻卡频繁。因此，取心作业存在堵心、掉心的风险。特别是，由于岩心较硬，割心机构的岩心爪在割心过程中存在割心困难的问题，造成取心收获率低。
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本发明的一个目的旨在提供一种割心机构，其尤其能够用于破碎地层的取心操作，能够有效地防止岩心掉落，从而实现破碎地层的割心、防掉心的功能。同时，该割心机构能够通过一次动作来针对同一岩心区域实现两次割心，保证了割心的成功率。
2、本发明的另一个目的旨在提供一种包括割心机构的取心工具。
3、根据本发明的第一方面，提供了一种用于取心工具的割心机构，包括取心外筒和设置在所述取心外筒内的取心内筒，在所述取心内筒的下端依次连接有篮心式岩心爪单元、卡箍式岩心爪单元以及复合式岩心爪单元。其中，所述复合式岩心爪单元包括第一岩心爪和设于所述第一岩心爪之外并通过径向延伸的固定剪钉与之连接的第二岩心爪，所述固定剪钉能够在施加于所述取心内筒的下压力的作用下剪断，从而允许所述第一岩心爪相对于所述第二岩心爪向下滑动，并在所述第二岩心爪的作用下径向向内收缩而进行第一次割心作业。所述第二岩心爪能够在所述第一岩心爪的滑动停止后与所述第一岩心爪对接，以在所述下压力的作用下向下进一步滑动，从而在所述取心工具的取心钻头的作用下径向向内收缩而进行第二次割心作业。
4、在一个实施例中，所述第一岩心爪的外表面设有延伸至所述第一岩心爪的下端的第一凹槽，所述第二岩心爪安装在所述第一凹槽内。
5、在一个实施例中，在所述第一凹槽内设有径向向内延伸的第二凹槽，所述第二岩心爪包括径向向内延伸到所述第二凹槽内的滑动销钉，所述滑动销钉在所述割心机构的初始状态下抵靠所述第二凹槽的下端面，而在抵靠所述第二凹槽的上端面时使所述第一岩心爪的滑动停止。
6、在一个实施例中，在所述割心机构的初始状态下，所述第二岩心爪的上端处于所述第二凹槽的上端面之上，而在所述滑动销钉抵靠所述第二凹槽的上端面时，所述第二岩心爪的上端面与所述第一凹槽的上端面对接。
7、在一个实施例中，所述第一岩心爪包括第一主体，以及设置在所述第一主体的下端处的第一爪部。所述第二岩心爪包括第二主体，以及设置在所述第二主体的下端处的径向向内延伸的收缩部，用于使所述第一岩心爪的第一爪部径向向内地收缩，从而进行第一次割心作业。
8、在一个实施例中，在所述收缩部的内表面上设有卡齿形式的第二爪部。
9、在一个实施例中，所述第二岩心爪的外表面的下端设有第二斜面，其能够与形成在所述取心钻头的内表面上的内锥形部分接合，以使所述第二岩心爪的收缩部径向向内地收缩，从而进行第二次割心作业。
10、在一个实施例中，所述篮心式岩心爪单元包括连接筒，所述连接筒通过位于上端的内螺纹部分与设置在所述取心内筒的下端的外螺纹部分连接，并通过位于下端的外螺纹部分与设置在所述第一岩心爪的上端的内螺纹部分连接。
11、在一个实施例中，所述卡箍式岩心爪单元设置在所述第一岩心爪内，和/或多个滑动销钉沿周向均匀设置。
12、根据本发明的第二方面，提供了一种取心工具，包括取心管总成、取心钻头，以及如上所述的割心机构，其中，所述取心外筒和取心内筒在上端与所述取心管总成固定连接，所述取心内筒在下端与所述取心钻头固定连接，所述复合式岩心爪单元设于所述取心钻头的内部。
13、根据本发明，通过常规的憋压来促动取心内筒下压。在这一次连续的下压过程中，分别通过复合式岩心爪单元的第一岩心爪和第二岩心爪对岩心进行了两次割心作业。这两次割心作业针对的是同一岩心区域，从而保障了割心的成功率，提高了取心的收获率。同时，割心机构的篮心式岩心爪单元和卡箍式岩心爪单元能够在上提过程中防止岩心掉落和防止岩心回退，进一步保证了取心的收获率。
1.一种用于取心工具的割心机构，包括取心外筒(2)和设置在所述取心外筒(2)内的取心内筒(1)，在所述取心内筒(1)的下端依次连接有篮心式岩心爪单元(3)、卡箍式岩心爪单元(4)以及复合式岩心爪单元(20)，
2.根据权利要求1所述的割心机构，其特征在于，所述第一岩心爪(5)的外表面设有延伸至所述第一岩心爪(5)的下端的第一凹槽(51)，所述第二岩心爪(6)安装在所述第一凹槽(51)内。
3.根据权利要求2所述的割心机构，其特征在于，在所述第一凹槽(51)内设有径向向内延伸的第二凹槽(52)，所述第二岩心爪(6)包括径向向内延伸到所述第二凹槽(52)内的滑动销钉(7)，所述滑动销钉(7)在所述割心机构(100)的初始状态下抵靠所述第二凹槽(52)的下端面，而在抵靠所述第二凹槽(52)的上端面时使所述第一岩心爪(5)的滑动停止。
4.根据权利要求3所述的割心机构，其特征在于，在所述割心机构(100)的初始状态下，所述第二岩心爪(6)的上端处于所述第二凹槽(52)的上端面之上，而在所述滑动销钉(7)抵靠所述第二凹槽(52)的上端面时，所述第二岩心爪(6)的上端面与所述第一凹槽(51)的上端面对接。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的割心机构，其特征在于，所述第一岩心爪(5)包括第一主体(55)，以及设置在所述第一主体(55)的下端处的第一爪部(54)，
6.根据权利要求5所述的割心机构，其特征在于，在所述收缩部(64)的内表面上设有卡齿形式的第二爪部(62)。
7.根据权利要求5或6所述的割心机构，其特征在于，所述第二岩心爪(6)的外表面的下端设有第二斜面(68)，其能够与形成在所述取心钻头(200)的内表面上的内锥形部分(210)接合，以使所述第二岩心爪(6)的收缩部(64)径向向内地收缩，从而进行第二次割心作业。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的割心机构，其特征在于，所述篮心式岩心爪单元(3)包括连接筒(32)，所述连接筒(32)通过位于上端的内螺纹部分与设置在所述取心内筒(1)的下端的外螺纹部分连接，并通过位于下端的外螺纹部分与设置在所述第一岩心爪(5)的上端的内螺纹部分连接。
9.根据权利要求1到8中任一项所述的割心机构，其特征在于，所述卡箍式岩心爪单元(4)设置在所述第一岩心爪(5)内，和/或
10.一种取心工具，包括取心管总成、取心钻头(200)，以及根据权利要求1到9中任一项所述的割心机构(100)，其中，所述取心外筒(2)和取心内筒(1)在上端与所述取心管总成固定连接，所述取心内筒(1)在下端与所述取心钻头(200)固定连接，所述复合式岩心爪单元(20)设于所述取心钻头(200)的内部。
