三重復(fù)式軟巖取心鉆具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鉆探設(shè)備領(lǐng)域，具體而言，涉及一種三重復(fù)式軟巖取心鉆具。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在注入以下類型的復(fù)雜地層中取心遇到很多問(wèn)題:地表強(qiáng)風(fēng)化層、礫石層、沙土層、粉砂層、流質(zhì)半軟塑層、巖石破碎層、構(gòu)造斷裂帶、斷裂帶里含有的泥等。這些地層的共同特點(diǎn)是松散、膠結(jié)性差、無(wú)黏著劑，對(duì)于這樣的地層，能滿足地質(zhì)要求的取心率極不容易達(dá)到，以致影響工程質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)造成整個(gè)工程報(bào)廢，因此而造成大量的無(wú)效工作，成本浪費(fèi)嚴(yán)重。只能在鉆進(jìn)參數(shù)的控制上采取一些措施，例如低鉆壓、慢轉(zhuǎn)速、小泵量，但效果并不理想。
[0003]另外，為了解決復(fù)雜底層的取心問(wèn)題，還有如半合管取心鉆具、雙管單動(dòng)鉆具、煤層取心鉆具等不同類型的鉆具，但都不同程度的存在取心效果不好，設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，加之零部件、易損件多，必然造成使用性能上穩(wěn)定性差等問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種提高復(fù)雜地層的取心效率的鉆具。
[0005]因此，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]三重復(fù)式軟巖取心鉆具，包括外管、內(nèi)管、容納管、導(dǎo)正接頭、單動(dòng)接頭、取心器和鉆頭，其中:
[0007]所述內(nèi)管安裝在所述外管內(nèi)且與所述外管之間留有環(huán)形間隙，所述鉆頭的上端深入所述環(huán)形間隙內(nèi)且與所述外管、所述內(nèi)管均通過(guò)螺紋連接；
[0008]所述導(dǎo)正接頭通過(guò)螺紋安裝在所述外管內(nèi)，且所述導(dǎo)正接頭上設(shè)有多個(gè)與所述環(huán)形間隙連通的進(jìn)液孔，所述導(dǎo)正接頭底部還開(kāi)有一盲孔，所述單動(dòng)接頭的上端深入所述盲孔內(nèi)、下端與所述容納管螺紋連接，所述單動(dòng)接頭上設(shè)有通氣孔且所述單動(dòng)接頭與所述導(dǎo)正接頭的底面之間留有間隙，所述單動(dòng)接頭與所述內(nèi)管之間、所述容納管與所述內(nèi)管之間均留有間隙，所述取心器安裝在所述容納管的下端；
[0009]所述盲孔內(nèi)設(shè)置有一鋼球，所述單動(dòng)接頭將所述鋼球壓在所述盲孔的底部。
[0010]該技術(shù)方案中的取心鉆具，能夠有效的解決復(fù)雜地層取心問(wèn)題，該鉆具已經(jīng)制成并經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)成功試用，取得了非常理想效果；該鉆具所取巖土心樣不會(huì)破壞巖土心樣的原位狀態(tài)，更能滿足工程地質(zhì)要求。三重復(fù)式軟巖取心鉆具綜合了多種質(zhì)量鉆具特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易損件少，成本低，并具有多種功能；原有鉆具多以雙管雙動(dòng)等鉆具為主，巖心管超前，使巖土心受沖洗液污染和沖刷嚴(yán)重，三重復(fù)式軟巖取心鉆具過(guò)水通道不會(huì)從內(nèi)管容腔通過(guò)，從而解決沖刷與污染問(wèn)題；在軟質(zhì)粘土、膏鹽等水敏地層鉆進(jìn)，能夠保證采取到可靠的巖土原狀樣；在軟硬互層中鉆進(jìn)，可以克服超前式巖心管遇到巖石不進(jìn)尺的弊端，提高復(fù)雜地層采心率；單動(dòng)接手與導(dǎo)正接手之間轉(zhuǎn)動(dòng)分離由鋼球完成，鋼球確保內(nèi)管與容納管分離，實(shí)現(xiàn)容納管的不轉(zhuǎn)動(dòng)，容納管中的巖土樣不會(huì)被擾動(dòng)，單個(gè)鋼球與使用軸承比較運(yùn)轉(zhuǎn)性能更穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單。
[0011]進(jìn)一步，所述鉆頭的底部?jī)?nèi)壁上設(shè)有一環(huán)形臺(tái)階，所述環(huán)形臺(tái)階上設(shè)置有卡簧座，所述卡簧座上安裝有卡簧，以便于同繩索取心鉆具通用。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的三重復(fù)式軟巖取心鉆具的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0014]如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的三重復(fù)式軟巖取心鉆具，包括外管1、內(nèi)管2、容納管3、導(dǎo)正接頭4、單動(dòng)接頭5、取心器6和鉆頭7，其中:
[0015]所述內(nèi)管2安裝在所述外管I內(nèi)且與所述外管I之間留有環(huán)形間隙8，所述鉆頭7的上端深入所述環(huán)形間隙8內(nèi)且與所述外管1、所述內(nèi)管2均通過(guò)螺紋連接；
[0016]所述導(dǎo)正接頭4通過(guò)螺紋安裝在所述外管I內(nèi)，且所述導(dǎo)正接頭4上設(shè)有多個(gè)與所述環(huán)形間隙8連通的進(jìn)液孔41，所述導(dǎo)正接頭4底部還開(kāi)有一盲孔42，所述單動(dòng)接頭5的上端深入所述盲孔42內(nèi)、下端與所述容納管3螺紋連接，所述單動(dòng)接頭5上設(shè)有通氣孔51且所述單動(dòng)接頭5與所述導(dǎo)正接頭4的底面之間留有間隙，所述單動(dòng)接頭5與所述內(nèi)管2之間、所述容納管3與所述內(nèi)管2之間均留有間隙，所述取心器6安裝在所述容納管3的下端；
[0017]所述盲孔42內(nèi)設(shè)置有一鋼球9，所述單動(dòng)接頭5將所述鋼球9壓在所述盲孔42的底部。
[0018]該技術(shù)方案中的取心鉆具，能夠有效的解決復(fù)雜地層取心問(wèn)題，該鉆具已經(jīng)制成并經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)成功試用，取得了非常理想效果；該鉆具所取巖土心樣不會(huì)破壞巖土心樣的原位狀態(tài)，更能滿足工程地質(zhì)要求。三重復(fù)式軟巖取心鉆具綜合了多種質(zhì)量鉆具特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易損件少，成本低，并具有多種功能；原有鉆具多以雙管雙動(dòng)等鉆具為主，巖心管超前，使巖土心受沖洗液污染和沖刷嚴(yán)重，三重復(fù)式軟巖取心鉆具過(guò)水通道不會(huì)從內(nèi)管容腔通過(guò)，從而解決沖刷與污染問(wèn)題；在軟質(zhì)粘土、膏鹽等水敏地層鉆進(jìn)，能夠保證采取到可靠的巖土原狀樣；在軟硬互層中鉆進(jìn)，可以克服超前式巖心管遇到巖石不進(jìn)尺的弊端，提高復(fù)雜地層采心率；單動(dòng)接手與導(dǎo)正接手之間轉(zhuǎn)動(dòng)分離由鋼球完成，鋼球確保內(nèi)管2與容納管3分離，實(shí)現(xiàn)容納管3的不轉(zhuǎn)動(dòng)，容納管中的巖土樣不會(huì)被擾動(dòng)，單個(gè)鋼球與使用軸承比較運(yùn)轉(zhuǎn)性能更穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單。
[0019]其中，外管I為常規(guī)外管不需另外加工，可以跟據(jù)需要任意加長(zhǎng)，增加防斜效果；絲扣聯(lián)接上采用冶金鉆探鉆具標(biāo)準(zhǔn)扣型，使用矩型扣，加工在地質(zhì)鉆具生產(chǎn)廠家加工，以便與原有管材絲扣聯(lián)接，加工質(zhì)量易于保證；管材使用優(yōu)質(zhì)地質(zhì)管材(45MnMoB、30CrMnS1、Xjy850)，目的為了增加強(qiáng)度，鉆頭鋼體用厚壁管材。
[0020]進(jìn)一步，所述鉆頭7的底部?jī)?nèi)壁上設(shè)有一環(huán)形臺(tái)階71，所述環(huán)形臺(tái)階71上設(shè)置有卡簧座10，所述卡簧座10上安裝有卡簧11，以便于同繩索取心鉆具通用。
[0021]三重復(fù)式軟巖取心鉆具工作原理如下:
[0022]三重復(fù)式軟巖取心鉆具通過(guò)鉆桿接手與鉆桿連接，鉆機(jī)扭矩經(jīng)鉆桿、外管I傳至鉆頭7，鉆頭7回轉(zhuǎn)克取巖土進(jìn)尺，套取的巖土心經(jīng)卡簧座10、卡簧11收到容納管3內(nèi)。鉆頭7回轉(zhuǎn)同時(shí)帶動(dòng)內(nèi)管2與導(dǎo)正接手4回轉(zhuǎn)，容納管3與單動(dòng)接手5連接，通過(guò)鋼球9將單動(dòng)接手5與導(dǎo)正接手4分開(kāi)，確保容納管3不會(huì)隨內(nèi)管2轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到分離目的，套取的巖土心不會(huì)被擾動(dòng)。
[0023]鉆具里的氣體如果不及時(shí)排放出去會(huì)嚴(yán)重影響容納管套取巖心，容納管3內(nèi)的氣體經(jīng)單動(dòng)接手5上的排氣孔51進(jìn)到容納管3與內(nèi)管2之間的間隙，下行至鉆頭7與卡簧座10間隙隨沖洗液排除。沖洗液經(jīng)導(dǎo)正接手4上的進(jìn)液孔41進(jìn)到內(nèi)管2與外管I之間的環(huán)狀間隙8，下行至底噴鉆頭到達(dá)鉆頭7底唇面，冷卻鉆頭，最后經(jīng)鉆孔環(huán)狀間隙返回地面，整個(gè)循環(huán)過(guò)程沒(méi)有接觸巖土心，從而保證巖土心的純潔性。
[0024]三重復(fù)式質(zhì)量鉆具由于鉆頭底唇面較普通繩鉆底唇面較大，因此要求鉆壓大于普通繩鉆鉆壓，在使用過(guò)程中，一般需要作用在底唇面的壓力約5噸左右為最佳，此時(shí)鉆進(jìn)效率較高。
[0025]質(zhì)量鉆具轉(zhuǎn)速要求較低，在取心時(shí)要求使用低轉(zhuǎn)速，目的是使破碎的巖心能循序漸進(jìn)地進(jìn)入容納管，速度太高不利于巖心的套取，消耗巖心，采心率低，速度太慢不會(huì)使鉆速降低，現(xiàn)場(chǎng)摸索出的轉(zhuǎn)速為267?574r/min。
[0026]沖洗液流量要大于普通繩鉆的流量，目的是防止底噴鉆頭糊鉆，由于采用較大泵量，使得泵壓隨之增高，從而靠沖洗液的噴射力將粘糊在鉆頭水口上的巖土心沖刷開(kāi)。優(yōu)選泵量為使用BW250泵Φ65缸徑時(shí)，流量96L/min—泵壓60kg/cm2，流量60L/min—泵壓70kg/cm2。
[0027]此鉆具專為打軟粘性水敏地層和破碎巖石設(shè)計(jì)，故鉆頭為底噴(可以兼?zhèn)葒娍?形式。鉆進(jìn)的工藝與合金鉆進(jìn)相似，由于采用合金鑲齒、鉆頭壁厚較普通合金鉆頭厚一些，不宜采用高轉(zhuǎn)數(shù)，沖洗液量應(yīng)以滿足排粉、冷卻鉆頭，鉆進(jìn)無(wú)阻力為合適.壓力以正常均勻進(jìn)尺井內(nèi)阻力不大為宜。正常進(jìn)尺時(shí)不要提動(dòng)鉆具，回次進(jìn)尺不能超過(guò)容納管長(zhǎng)度，采心時(shí)不要停水干鉆取心。為保證采取率和防止井坍應(yīng)采用護(hù)壁性能好的沖洗液，并且取心上下鉆具過(guò)程要進(jìn)行回灌，防止壓力失衡造成井塌給施工造成困難，同時(shí)要避免長(zhǎng)距離的裸眼鉆進(jìn)。
[0028]綜上所述，本實(shí)用新型的內(nèi)容并不局限在上述的實(shí)施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在本實(shí)用新型的技術(shù)指導(dǎo)思想之內(nèi)提出其他的實(shí)施例，但這種實(shí)施例都包括在本實(shí)用新型的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三重復(fù)式軟巖取心鉆具，其特征在于，包括外管(1)、內(nèi)管(2)、容納管(3)、導(dǎo)正接頭(4)、單動(dòng)接頭(5)、取心器(6)和鉆頭(7)，其中: 所述內(nèi)管(2)安裝在所述外管(I)內(nèi)且與所述外管(I)之間留有環(huán)形間隙(8)，所述鉆頭(7)的上端深入所述環(huán)形間隙(8)內(nèi)且與所述外管(I)、所述內(nèi)管(2)均通過(guò)螺紋連接；所述導(dǎo)正接頭(4)通過(guò)螺紋安裝在所述外管(I)內(nèi)，且所述導(dǎo)正接頭(4)上設(shè)有多個(gè)與所述環(huán)形間隙(8)連通的進(jìn)液孔(41)，所述導(dǎo)正接頭(4)底部還開(kāi)有一盲孔(42)，所述單動(dòng)接頭(5)的上端深入所述盲孔(42)內(nèi)、下端與所述容納管(3)螺紋連接，所述單動(dòng)接頭(5)上設(shè)有通氣孔(51)且所述單動(dòng)接頭(5)與所述導(dǎo)正接頭⑷的底面之間留有間隙，所述單動(dòng)接頭(5)與所述內(nèi)管(2)之間、所述容納管(3)與所述內(nèi)管⑵之間均留有間隙，所述取心器(6)安裝在所述容納管(3)的下端； 所述盲孔(42)內(nèi)設(shè)置有一鋼球(9)，所述單動(dòng)接頭(5)將所述鋼球(9)壓在所述盲孔(42)的底部； 所述鉆頭(7)的底部?jī)?nèi)壁上設(shè)有一環(huán)形臺(tái)階(71)，所述環(huán)形臺(tái)階(71)上設(shè)置有卡簧座(10)，所述卡簧座(10)上安裝有卡簧(11)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種三重復(fù)式軟巖取心鉆具，包括外管、內(nèi)管、容納管、導(dǎo)正接頭、單動(dòng)接頭、取心器和鉆頭，其中：內(nèi)管安裝在外管內(nèi)且與外管之間留有環(huán)形間隙，鉆頭的上端深入環(huán)形間隙內(nèi)且與外管、內(nèi)管均通過(guò)螺紋連接；導(dǎo)正接頭通過(guò)螺紋安裝在外管內(nèi)，且導(dǎo)正接頭上設(shè)有多個(gè)與環(huán)形間隙連通的進(jìn)液孔，導(dǎo)正接頭底部還開(kāi)有一盲孔，單動(dòng)接頭的上端深入盲孔內(nèi)、下端與容納管螺紋連接，單動(dòng)接頭上設(shè)有通氣孔且單動(dòng)接頭與導(dǎo)正接頭的底面之間留有間隙，單動(dòng)接頭與內(nèi)管之間、容納管與內(nèi)管之間均留有間隙，取心器安裝在容納管的下端；盲孔內(nèi)設(shè)置有一鋼球，單動(dòng)接頭將鋼球壓在盲孔的底部。通過(guò)本實(shí)用新型能夠提高復(fù)雜地層的取心效率。
【IPC分類】E21B25-00
【公開(kāi)號(hào)】CN204476325
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420799745
【發(fā)明人】遲其坤, 王扶志, 李文彬, 臧金明, 李晶, 李小永, 宋小軍
【申請(qǐng)人】天津華勘集團(tuán)有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2014年12月16日