一种适合于浅孔复杂地层钻进的绳索取心钻具，它包括外管总成、内管总成、打捞器，打捞器中采用了连接杆式安全脱卡机构以保证浅孔脱卡成功；内管总成及打捞器中均设置有加重机构；外管总成中钻头为超前侧喷钻头并将外管与孔壁之间的间隙加大至2.5mm-3mm；内管总成中拆除了现有绳索取心钻具中的到位报信机构及岩心堵塞机构，岩心管长度设计为钻杆长度一半或等于钻杆长度，将岩心管上的钢球改为树脂球，将内外管之间的间隙加大至3.5mm-4mm，采用可更换的悬挂环。该绳索取心钻具可以解决在浅孔复杂地层中钻探出现的取心率低、钻孔过程中无法护壁而导致孔壁坍塌，土样窜层及隔水、护心不力的问题，并可以提高取心质量与效率。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及钻探工程领域，特别是一种应用于浅孔复杂地层钻进的绳索取心钻具。
技术介绍
近年来，随着城市建设进程的加快，浅孔钻探工作量急剧增加，这就不可避免的遇到复杂地层。由于目前采用的浅孔取心钻具仍然是冲筒和单管钻具，结构简单，钻遇复杂地层时取心率低，难以满足规范要求。钻探过程中无法护壁，上层的土样经常受到钻杆柱的敲击而落入下层，从而导致分层、定位不准确。取心过程中无隔水、保真措施或隔水、保真措施不力，从而使岩样或者土样受到冲洗液的冲刷和严重的扰动。这些问题都严重影响了工程地质勘察的准确性，从而影响后续工程的设计与施工，因此研制一种能解决上述问题的浅孔取心钻具就成为亟需解决的问题。绳索取心技术是一种不提钻取心技术，目前已广泛应用于岩心钻探施工当中，具有钻进效率高、岩矿心采取率高、能安全钻穿复杂地层及劳动强度低等特点。现有绳索取心钻具由内外管总成及打捞器组成，内外管合在一起统称为双管，外管总成包括弹卡挡头、弹卡室、扩孔器、及钻头，内管总成包括捞矛头、弹卡钳、内管、卡簧、调节机构、扶正机构、悬挂机构、单动机构、到位报信机构、岩心堵塞报信机构等，打捞器包括连杆、压盖、轴承、打捞机构、安全脱卡机构等。岩心钻探中，钻孔深度大，内管、打捞器和脱卡套管可以依靠足够的冲击力保证悬挂、打捞和脱卡成功，但是在浅孔中由于冲击力不够会出现悬挂、打捞和脱卡失败的问题。绳索取心钻具的内管长度较长，受浅孔钻机桅杆高度限制不能直接用。绳索取心钻具的到位报信机构及岩心堵塞报信机构需要依靠足够的冲洗液压力才能工作，而浅孔钻探施工中使用的栗，压力低，不能满足要求。现有绳索取心钻具口径小且无隔水、保真措施，取样过程中会对岩(土)样造成冲蚀和扰动，不符合浅孔钻探取样的要求。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种适用于浅孔复杂地层钻进的绳索取心钻具，以解决目前浅孔钻探过程中出现的取心率低、钻孔过程中无法护壁导致孔壁坍塌，土样窜层及隔水、护心不力问题。本技术的目的是通过如下措施来实现，包括外管总成、内管总成和打捞器;所述打捞器中采用了连接杆式安全脱卡机构，包含打捞钩、弹性圆柱销、捞钩架、铆钉、弹簧、连接杆、圆柱销、螺栓及螺母、重锤座和黄铜剪切销，打捞钩通过弹性圆柱销固定于捞钩架上，弹簧通过铆钉限位于打捞钩尾部的槽口，连接杆一端通过圆柱销与打捞钩尾部的圆孔连接，另一端用螺栓连接并位于重锤座下部的滑移槽中，螺栓能在滑移槽中上下移动，重锤座与捞钩架通过黄铜剪切销接并固定;连接杆左右各一个对称分布;所述的内管总成中设置有加重铅块;打捞器中设置有加重铅柱。所述内管总成及打捞器中均设置有铅块加重机构。所述打捞器中的连接杆设计为两端粗，中间细。所述内管总成中岩心管长度设计为钻杆长度一半或者等于钻杆长度;将岩心管上的钢球改为树脂球；所述内管总成的悬挂机构采用了可更换的悬挂环，下悬挂接头的螺纹下部有一段小径与悬挂环的内径吻合，上悬挂接头通过螺纹连接下悬挂接头并固定悬挂环。所述内管总成中的扭簧穿过弹性圆柱销，另外两端分别插入两个弹卡上的小孔。所述的连接杆左右对称分布，夹角为60-90°。本技术提供的浅孔复杂地层用绳索取心钻具，具有如下特点:1、内管总成中设置加重机构，可保证内管在浅孔中的悬挂定位效果;打捞器中设置加重机构可保证打捞器在浅孔中依靠自重打捞成功。连接杆式安全脱卡机构能够有效解决该钻具在浅孔中安全脱卡难题。将连接杆设计为两端粗，中间细的结构可保证该钻具易于装配与使用。绳索取心钻具的内管和钻杆与孔壁间隙较小，而且整个取样过程中都不需要提钻，可解决浅孔钻探中的护壁问题。本技术能够有效解决绳索取心钻具在浅孔钻探施工时的适用性问题，并能提高浅孔钻探的作业效率。2、外管总成中采用超前侧喷钻头能避免岩(土)样受到冲洗液的冲蚀，从而提高岩(土)样的采取率及减少岩(土)样的扰动。适当增加外管与孔壁之间的间隙，可减少上返钻井液对孔壁的压力，有利于孔壁稳定;加大内外管之间的间隙可以保证该钻具在遇水易膨胀的粘性土地层中使用时栗压不至于过高。3、将现有绳索取心钻具中的到位报信机构及岩心堵塞机构拆除之后能大大减小内管的长度;将弹卡之上的张簧改为扭簧并穿过弹性圆柱销既可进一步减小内管的长度又可增加其工作的稳定性，使之能满足浅孔钻探的需求。4、树脂球的质量比钢球的质量小很多，因此采用树脂球既可以减小岩(土)样进入岩心管时的阻力，在打捞内管时又可以避免岩(土)样受到冲洗液的冲刷，岩心管长度设计为钻杆长度一半或者等于钻杆长度，可以在每次接钻杆时打捞内管提取岩(土)样，避免因为打捞岩(土)样而进行额外的拧卸钻杆工作，减少了辅助作业时间。【附图说明】图1为本技术所提供绳索取心钻具内外管的结构示意图。图2为本技术所提供绳索取心钻具打捞器结构示意图。图3为本技术所提供绳索取心钻具扭簧装配示意图。图4为本技术所提供绳索取心钻具打捞器安全脱卡机构装配示意图。图中1-捞矛头;2-钻杆;3-弹性圆柱销;4-弹卡室;5-弹卡;6_扭簧;7_弹性圆柱销；8_回收管;9-弹卡座；10-弹性圆柱销；11-弹性圆柱销；12-上悬挂接头；13-下悬挂接头；14-悬挂环；15-座环；16-外管；17-六角螺母;18-心杆;19-平垫圈；20-六角螺母;21-止推轴承；22-轴承座;23-止推轴承;24-加重铅块;25-弹簧;26-弹簧套;27-六角螺母;28-重锤垫;29-φ 38树脂球；30-球阀；31-岩心管；32-扶正环；33-扩孔器；34-卡簧座；35-钻头；36-卡簧；37-拉杆;38-套环;39-压盖;40-重锤套;41-止推轴承;42-平垫圈；43-六角螺母;44-加重铅柱;45-重锤座;46-黄铜剪切销;47-捞钩架;48-螺栓及六角螺母;49-连接杆；50-圆柱销； 51-铆钉;52-弹簧;53-打捞钩;54-弹性圆柱销。【具体实施方式】为了使本
的人员更好的理解本技术的技术方案，下面结合附图和【具体实施方式】对本技术做进一步的详细说明。参考图1所示的绳索取心钻具内外管的结构形式，该结构形式提供了一种适用于浅孔复杂地层的绳索取心钻具。外管总成包括钻杆2、弹卡室4、外管16、扩孔器33、钻头35，其中钻头为超前侧喷钻头，上述各部分按照从上至下的顺序依次用丝扣连接。内管总成由上至下依次设置捞矛头1、弹性圆柱销3、弹卡5、弹卡座9、扭簧6、弹性圆柱销7、回收管8、弹性圆柱销10，上述部件组合形成了内管总成中的弹卡定位机构，组装钻具时，先将弹卡5与扭簧6安装于弹卡座9上方的槽中，用弹性圆柱销7经弹卡座9上方的圆孔固定弹卡5与扭簧6，如图3所示，然后压缩弹卡5使其外径小于回收管8的内径之后再套入回收管8，待回收管8下移至弹卡座9下方的粗径台阶用弹性圆柱销10固定，最后用弹性圆柱销3固定捞矛头1与回收管8。弹卡座9下方设有上悬挂接头12、下悬挂接头13、悬挂环14、座环15，上述部件组成内管总成中的悬挂机构，组装钻具时，先将悬挂环14套入下悬挂接头13，然后通过上悬挂接头12下部的丝扣与下悬挂接头13连接并压紧悬挂环14，座环15的外径与外管16上部的粗径部当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种适合于浅孔复杂地层钻进的绳索取心钻具，包括外管总成、内管总成和打捞器，其特征在于：所述打捞器中采用连接杆式安全脱卡机构，包含打捞钩（53）、弹性圆柱销（54）、捞钩架（47）、铆钉（51）、弹簧（52）、连接杆（49）、圆柱销（50）、螺栓及螺母（48）、重锤座（45）和黄铜剪切销（46），打捞钩（53）通过弹性圆柱销（54）固定于捞钩架（47）上，弹簧（52）通过铆钉（51）限位于打捞钩（53）尾部的槽口，连接杆（49）一端通过圆柱销（50）与打捞钩（53）尾部的圆孔连接，另一端用螺栓（48）连接并位于重锤座（45）下部的滑移槽中，螺栓（48）能在滑移槽中上下移动，重锤座（45）与捞钩架（47）通过黄铜剪切销（46）连接并固定；连接杆（49）左右各一个对称分布；所述的内管总成中设置有加重铅块（24）；打捞器中设置有加重铅柱（44）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张绍和，周云，孙平贺，曹函，赵哲睿，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43
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