一種繩索取心鉆具的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種繩索取心鉆具，包括外管總成、內管總成；所述外管總成中設有擴孔器（23），所述內管總成中設有內管（14）和第三層巖心管（15），其特征在于，所述外管總成中的擴孔器（23）下端連接外加接頭（16），所述外加接頭（16）下端連接有外鉆頭（19）；所述內管總成的內管（14）下端連接內鉆頭（20），所述內鉆頭（20）相對于外鉆頭（19）向前凸出；內、外鉆頭花鍵式插接，且內鉆頭能隨內管總成一起打撈；所述第三層巖心管（15）內側下部設有卡簧座（18）及卡簧，所述第三層巖心管（15）外側設有攔簧（17），該鉆具在應對裂隙發(fā)育、硬脆碎、軟硬互層等復雜地層時可最大限度提高鉆頭壽命，增大提鉆間隔，且?guī)r心采取率高等技術效果。
【專利說明】一種繩索取心鉆具
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鉆探工程領域，特別是一種應用于裂隙發(fā)育、硬脆碎、軟硬互層等復雜地層的繩索取心鉆具。
【背景技術】
[0002]繩索取心鉆具是一種可不提鉆頭和鉆具從孔底取出巖心的鉆探工具，目前已廣泛應用于國內外固體礦產巖心鉆探施工當中，擁有純鉆時間長、勞動強度低、鉆探質量高、孔內事故少、鉆探成本低等優(yōu)點。
[0003]常規(guī)的繩索取心鉆具由外管總成及內管總成組成，合在一起統(tǒng)稱為雙管，外管總成包括彈卡擋頭、彈卡室、擴孔器及鉆頭，內管總成包括撈矛頭、彈卡鉗、內管、卡簧、調節(jié)機構、懸掛機構、單動機構、到位報信機構、巖心堵塞報信機構等。進行鉆探工作時，內管總成可隨外管總成進行下放，也可在繩索鉆桿內單獨下放。在鉆進過程中，可用鋼絲繩下入打撈器，將充滿巖心的內管打撈上來，從而實現(xiàn)不提鉆打撈巖心，有效節(jié)省了鉆探輔助時間。
[0004]但對于常規(guī)的繩索取心鉆具，當遇到硬脆碎、軟硬互層等復雜地層時，鉆頭的工作環(huán)境十分惡劣，在這種復雜的工作條件下，鉆頭消耗過快，鉆具鉆進速度慢、提鉆間隔較短，此外，由于常規(guī)繩索取心鉆具缺乏保護巖心的機構，使得破碎的樣品易被沖蝕和容易脫落，降低了巖心采取率。易導致鉆孔報廢。
[0005]因此，如何提供一種繩索取心鉆具，使其在應用于硬脆碎、軟硬互層等復雜地層時，能夠保證鉆進速度快，提鉆間隔長，鉆頭部分耐用，更換方便，并且能夠保護提取上來的巖心不易脫落丟失，從而提高巖心采取率，是本領域所需解決的技術問題。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的是提供一種繩索取心鉆具，該鉆具在應對裂隙發(fā)育、硬脆碎、軟硬互層等復雜地層時可達到鉆頭部分耐用，更換方便，巖心采取率高等技術效果。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種繩索取心鉆具，包括外管總成、內管總成；所述外管總成中設有擴孔器，其特征在于，所述外管總成中的擴孔器下端連接外加接頭，所述外加接頭下端連接有外鉆頭；所述內管總成的內管下端連接內鉆頭，所述內鉆頭相對于外鉆頭向前凸出。
[0008]可選地，所述內管內側設有第三層巖心管，所述第三層巖心管內側下部設有卡簧座及卡簧，所述第三層巖心管外側設有攔簧。
[0009]可選地，所述內管下端設有攔簧圈，所述攔簧圈固定連接所述攔簧。
[0010]可選地，所述外鉆頭設有內花鍵；所述內鉆頭設有可與所述外鉆頭相嚙合的外花鍵。
[0011]可選地，所述內花鍵、外花鍵上均設有倒角結構。
[0012]可選地，所述外管總成中的擴孔器下端連接鉆頭座，所述鉆頭座內側固定連接內鉆頭，所述鉆頭座外側固定連接外鉆頭。[0013]可選地，所述內鉆頭和外鉆頭之間的階梯高度可通過加、減墊片調節(jié)。
[0014]可選地，所述內管總成中設有滑動軸、滑動套、懸掛環(huán)，所述懸掛環(huán)掛在滑動軸的下部，所述滑動軸懸掛在滑動套上，所述滑動套下端連接內管的上端。
[0015]可選地，所述滑動軸上設有“O”型密封圈。
[0016]可選地，所述O”型密封圈上方設有泄水孔。
[0017]本實用新型所提供的繩索取心鉆具，具有如下有益效果:
[0018]內外兩層鉆頭成階梯布局，內鉆頭超前起到掏槽作用，為外鉆頭創(chuàng)造自由面，從而使外鉆頭相對工作條件優(yōu)越些，不容易損壞，提高鉆進速度，延長使用壽命，同時也可起到隔水防巖心被沖刷的作用；內鉆頭可隨內管總成打撈至地表更換，實現(xiàn)內鉆頭不提鉆換鉆頭的技術方案。
[0019]巖心管內外實現(xiàn)了取心、護心的一體化結構。巖心管內側采用卡簧取心機構，以便遇到完整巖心時拉斷巖心，巖心管外側增設攔簧護心機構，打撈巖心時，使隱藏在外側的攔簧簧爪向下并收攏托住巖心，從而防止破碎的樣品因脫落而丟失。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型所提供繩索取心鉆具鉆進時的工作原理結構簡圖；
[0021]圖2為本實用新型所提供繩索取心鉆具打撈時的工作原理結構簡圖；
[0022]圖3為帶有導向倒角的外鉆頭花鍵自動導正結構圖；
[0023]圖4為圖3所示外鉆頭A面的剖視圖；
[0024]圖5為帶有導向倒角的內鉆頭花鍵自動導正結構圖；
[0025]圖6為圖5所示內鉆頭A面的剖視圖；
[0026]圖7為內、外鉆頭花鍵式交叉消除巖墻結構圖；
[0027]圖8為分體式階梯鉆頭結構圖。
[0028]圖中:
[0029]1.撈矛頭2.彈卡擋頭3.回收管4.彈卡室5-1.張簧5_2.彈卡鉗5_3.彈卡架
6.“O “型密封圈7.孔8.滑動套9.滑動軸10.懸掛環(huán)11.外管12.鋼球13.孔14.內管15.第三層巖心管16.外加接頭17.攔簧18.卡簧座19.外鉆頭20.內鉆頭21.鉆頭座22.攔簧座23.擴孔器24.孔25.攔簧圈
【具體實施方式】
[0030]為了使本【技術領域】的人員更好地理解本實用新型的技術方案，下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0031]實施例1
[0032]請參考圖1所示的鉆具左側結構形式，該結構形式提供了一種內鉆頭不提鉆換鉆頭攔簧護心繩索取心鉆具。鉆具由外管總成和內管總成組成。
[0033]外管總成包括彈卡擋頭2、彈卡室4、外管11、擴孔器23、外加接頭16、外鉆頭19，其中外鉆頭為帶有倒角的內花鍵鉆頭(如圖3、圖4)，上述各部分按照從上至下的順序依次用絲扣相連接。
[0034]內管總成由上至下依次設置撈矛頭1、張簧5-1、彈卡鉗5-2、回收管3、彈卡架5-3、上述部件組合形成了內管總成中的彈卡機構，安裝時，先將回收管3安裝于彈卡架5-3上，然后將張簧5-1和彈卡鉗5-2裝入回收管3和彈卡架5-3的槽中，最后用圓柱形彈性銷固定。此時拉動撈矛頭1，回收管3上移，使彈卡鉗5-2收縮，回收管下移，彈卡鉗5-2張開。該彈卡機構的作用是當內管總成下放時，彈卡鉗5-2在張簧5-1的作用下張開一定角度，當內管總成達到彈卡室4時，內管總成上方有彈卡擋頭2，使其不能上下串動，兩側有彈卡室4，使彈卡鉗5-2不能繼續(xù)擴張。
[0035]彈卡架5-3的下方設有滑動軸9、滑動套8、懸掛環(huán)10，其中懸掛環(huán)10掛在滑動軸9的下部，滑動軸9懸掛在滑動套8上，滑動套8下端絲扣連接內管14的上端，上述各部分組成了內管總成中的巖心管懸掛機構。
[0036]內管14下端絲扣連接內鉆頭20，當內鉆頭20需要更換時，因其與內管相連，故可隨內管總成一起打撈上來，實現(xiàn)不提鉆換鉆頭的技術方案，節(jié)省了換鉆頭的時間，內鉆頭20為帶有倒角的外花鍵鉆頭(如圖5、圖6)，該內鉆頭20與上述外管總成中的外鉆頭19通過花鍵相嚙合，同步回轉破碎巖石，當打撈內鉆頭20時，該花鍵結構可有效消除內外鉆頭之間所產生的巖墻(如圖7)，在內鉆頭20更換完畢重新投放時，內外花鍵上的倒角可保證內、外鉆頭20、19迅速進入嚙合狀態(tài)。
[0037]內管14內側設有第三層巖心管15，兩層管之間設有攔簧17，攔簧17可在打撈時露出攔簧簧爪，防止巖心脫落。內管14和內鉆頭20的絲扣連接處嵌入攔簧17所在的攔簧圈25中，攔簧圈25兼做扶正第三層巖心管15和固定攔簧的作用。第三層巖心管15內側下部設有卡簧座18，其上設有卡簧，以便遇到完整巖心時拉斷巖心，從而達到取心、護心一體化的技術效果。
[0038]工作時，在繩索取心鉆具鉆進的過程中，內、外鉆頭20、19在花鍵的作用下同步回轉破碎巖石，此時，攔簧被第三層巖心管15撐開，隱蔽在卡簧座18外側,在打撈巖心時,彈卡機構帶動滑動軸9上移，滑動套相對下移至懸掛環(huán)10的臺階上，此時內管14和攔簧17同步下落，露出簧爪，簧爪收攏托在巖心管下端，防止巖心脫落。當需要更換內鉆頭20時，因其設置于內管總成內，故可以隨內管總成一起打撈上來，無需將鉆具整體提取，更換完畢后重新投放即可。
[0039]作為對該繩索取心鉆具的進一步完善，在滑動軸9上設有“O”型密封圈6，泵送時起到活塞作用，加快投放速度，當內管總成到位后，于“O”型圈相對位置的鉆桿內徑突然變大泄水，地表泵壓波動變化指示投放到位信息。為了避免“O”型圈帶來的抽吸效應，可使回收管3受拉后露出泄水孔孔24，使上下串通，一方面打撈時防抽吸、繩索懸掛投放時便于送入，另一方面可有效減小井內波動壓力，有利保護孔壁的穩(wěn)定。內管總成中設有的孔7、孔13也可起到類似的效果。
[0040]此外,在第三層巖心管15上部與懸掛環(huán)10之間，可設置到位報信機構、巖心堵塞報警機構、調節(jié)結構、單動結構，內管保護機構等，如在滑動軸9下方設有鋼球12，當內管總成下放到外管總成中的特定位置時，此時沖洗液的通路被堵，迫使沖洗液改變流向，使鋼球12向下運動，打開通道，此時地面壓力表上的壓力會明顯上升，表示內管總成已達到指定位置，可進行鉆取工作，由于這些機構均為本領域常規(guī)技術手段，并不是本繩索取心鉆具的特征技術，故在此不進行贅述，附圖中也省略未予標出。
[0041]實施例2[0042]請參考圖1所示的鉆具右側結構形式，該結構形式提供了一種分體式階梯鉆頭攔簧護心繩索取心鉆具。鉆具分外管總成和內管總成。擴孔器23上部同實施例1的繩索取心鉆具，擴孔器23下部由絲扣連接鉆頭座21，鉆頭座21下端的內、外側均帶有螺紋，外螺紋與外鉆頭19連接，內螺紋與內鉆頭20連接，組成該種鉆具結構形式的外管總成；內管總成同第實施例1中結構基本一樣，所不同的是內管14下端用攔簧座22取代了帶有倒角的外花鍵內鉆頭20，鉆進狀態(tài)(如圖1右側)與打撈狀態(tài)(如圖2右側)同實施例1。分體階梯式的鉆頭結構如圖8所示，該分體式結構可避免地層沙化嚴重容易造成內外鉆頭相互卡塞對繩索打撈的影響，內外鉆頭形成的階梯高度可根據(jù)地層特點加、減墊片調，從而最大限度地防止巖心被沖刷，提高鉆頭工作的穩(wěn)定性和鉆頭工作效率。分體式階梯鉆頭結構也消除了整體階梯鉆頭制造上的困難。
[0043]除了以上兩種具體實施方案外，當遇到其他類型的地層時，只要在本鉆具的擴孔器23以下，連接其他適用于該地層結構的繩索取心鉆頭即可進行相應的鉆取工作。
[0044]以上對本實用新型所提供的繩索取心鉆具進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的核心思想。應當指出，對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種繩索取心鉆具，包括外管總成、內管總成；所述外管總成中設有擴孔器(23)，所述內管總成中設有內管(14)，其特征在于，所述外管總成中的擴孔器(23)下端連接外加接頭(16)，所述外加接頭(16)下端連接有外鉆頭(19);所述內管總成的內管(14)下端連接內鉆頭(20)，所述內鉆頭(20)相對于外鉆頭(19)向前凸出。
2.根據(jù)權利要求1所述的繩索取心鉆具，其特征在于，所述內管(14)內側設有第三層巖心管(15)，所述第三層巖心管(15)內側下部設有卡簧座(18)及卡簧，所述第三層巖心管(15)外側設有攔簧(17)。
3.根據(jù)權利要求2所述的繩索取心鉆具，其特征在于，所述內管(14)下端設有攔簧圈(25),所述攔簧圈(25)固定連接所述攔簧(17)。
4.根據(jù)權利要求1所述的繩索取心鉆具，其特征在于，所述外鉆頭(19)設有內花鍵；所述內鉆頭(20)設有可與所述外鉆頭(19)相嚙合的外花鍵。
5.根據(jù)權利要求4所述的繩索取心鉆具，其特征在于，所述內花鍵、外花鍵上均設有導向倒角結構。
6.根據(jù)權利要求1所述的繩索取心鉆具，其特征在于，所述外管總成中的擴孔器(23)下端連接鉆頭座(21)，所述鉆頭座(21)內側固定連接內鉆頭(20)，所述鉆頭座外側固定連接外鉆頭(19)。
7.根據(jù)權利要求6所述的繩索取心鉆具，其特征在于，所述內鉆頭(20)和外鉆頭(19)之間設有墊片。
8.根據(jù)權利要求1-7任一所述的繩索取心鉆具，其特征在于，所述內管總成中設有滑動軸(9)、滑動套(8)、懸掛環(huán)(10)，所述懸掛環(huán)(10)掛在滑動軸(9)的下部，所述滑動軸(9 )懸掛在滑動套(8 )上，所述滑動套(8 )下端連接內管(14 )的上端。
9.根據(jù)權利要求8所述的繩索取心工具，其特征在于，在所述滑動軸(9)上設有“O”型密封圈(6)。
10.根據(jù)權利要求9所述的繩索取心工具，其特征在于，所述O”型密封圈(6)上方設有泄水孔(24)。
【文檔編號】E21B25/00GK203412537SQ201320444399
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年7月24日 優(yōu)先權日:2013年7月24日
【發(fā)明者】李國民, 錢書偉 申請人:李國民, 錢書偉