一种钻探用液压岩心卡取装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种钻探用液压岩心卡取装置，包括隔水分动机构、导流限位机构、储压机构、提引注压机构、液压卡心机构、侧喷钻头分动机构和密封系统，导流限位机构对接隔水分动机构，储压机构对接导流限位机构，提引注压机构对接储压机构，液压卡心机构对接提引注压机构，侧喷钻头分动机构对接液压卡心机构。本发明专利技术可实现与双管钻具、绳索取心钻具直接配合使用，实现对软弱松散、破碎等复杂难取心地层高达100％的取芯率，此外基于液压提供全自动三维应力卡取捆绑控制岩心，同时配合常规卡心割心装置，具有高可靠度、高取心效率、高取心质量、高岩心采取率、适用地层广、自动化性能好等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钻探取心的岩(矿)心卡取装置，尤其涉及一种适用于软弱松散、极破碎地层钻探取心的岩(矿)心卡取装置。
技术介绍
钻探技术作为目前唯一能从地下取出实体岩石矿物样品的勘察技术方法，在常规固体资源勘探开发如地质钻进、新型液气态能源普查如油气井钻进、地学研究如探究地球历史进行的科学钻探、环境科学钻探等，呈现出钻探技术手段无可替代的重要作用。而当前所面对的钻探环境已从易发掘的浅层地表向深部进发，面对的情况将是资源难发现、难发掘、海拔更高以及陆地转向湖泊海洋，对钻探效率和质量提出更高的要求。而真实可靠的地质资料的获得依托于钻探技术应对不同环境条件的能力，之前已存在的钻探设备、技术在应对深孔复杂地层，如硬、脆、碎、漏、坍、软弱松散易冲蚀等复杂地层钻进取心存在很大难度。虽然目前已经有新组合钻具、工艺工法在解决此类复杂地层钻进效率低、岩矿心采取率低、钻孔质量差、钻头寿命低、孔底事故多、钻探成本高等问题取得一定效果，但软弱松散、破碎等复杂地层难取心问题并未彻底根治。如何解决极破碎、软弱地层中取心率低的问题，一直是国内、外钻探领域亟待解决的难题。单管无泵钻具虽然能提高在极破碎、软弱地层中的采心率，但因要提钻取心，施工效率低，劳动强度大，频繁提钻影响孔壁稳定。囊袋多节捆绑式取心钻具从钻具隔水保真、岩心卡取原理方面进行改进，化整为散，对提高极破碎、软弱等复杂地层取心效果显著，但需进一步提高可靠性和自动化性能等。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种可提高极破碎、软弱等复杂地层取心效率、取心质量且适用性广、可靠性高、通用性好、自动化程度高的钻探用液压岩心卡取装置。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种钻探用液压岩心卡取装置，其特征在于：包括隔水分动机构、导流限位机构、储压机构、提引注压机构、液压卡心机构、侧喷钻头分动机构和密封系统，导流限位机构对接隔水分动机构，储压机构对接导流限位机构，提引注压机构对接储压机构，液压卡心机构对接提引注压机构，侧喷钻头分动机构对接液压卡心机构；隔水分动机构包括隔水接手、悬挂环、滑套座、滑套、上下两推力轴承、密封螺母和心轴接手；隔水接手外壁的环状卡扣同位于外管与上扩孔器之间的悬挂环处于接触压紧状态，卡扣与悬挂环之间布置橡胶密封环，卡扣上方均布通水孔，隔水接手下端与滑套座螺纹连接；滑套座依次贯穿推力轴承、滑套、推力轴承，尾部连接密封螺母，滑套座与滑套间隙配合，滑套座轴向布置贯通孔，隔水接手、密封螺母配合实现滑套及其上下两个推力轴承的轴向限位；密封螺母的O型密封圈密封螺母与心轴接手之间的间隙，滑套外螺纹连接心轴接手上端。导流限位机构包括心轴、悬挂接手、限位螺母、滑动密封环、弹卡架、弹簧、弹卡钳、弹卡室、弹卡座、水路截断环和弹性单向排气阀；心轴轴线布置贯通孔，其上端与隔水分动机构的心轴接手螺纹连接，下端与弹卡架螺纹连接，心轴轴身布置的外花键与悬挂接手的内花键相配，悬挂接手与心轴可沿花键做轴向相对滑动；限位螺母固定滑动密封环于弹卡架上端，滑动密封环密封悬挂接手与弹卡架之间间隙，弹卡架下段开有环形孔，贯穿弹簧的插销可带动弹簧在环形孔中上下滑移，弹簧支腿插入弹卡钳的预留孔中，弹卡钳被插销固定于弹卡座上端；弹卡座下段轴向设有弹性单向排气阀，其外环与水路截断环
过盈配合；水路截断环布置于弹卡室泄水孔处，并与弹卡室内壁紧密接触密封泄水孔截断水路，水路截断环均布互不连通的轴向水路；弹卡室内环布有对应弹卡钳的限位槽，限位槽以下均布泄水孔，弹卡室上端与悬挂接手螺纹连接，下端与储压机构的导流管螺纹连接。储压机构包括腔顶盖、储压腔、导流管、腔底盖、弹性单向阀、储压弹簧和活塞；腔顶盖轴向有半深凹槽，顶端开口底端闭合，底端有通气孔，腔顶盖通过凹槽内螺纹连接导流限位机构的弹卡座并对水路截断环做轴向限位，外壁预留销口与储压腔螺纹销连接，并在接口处涂密封胶密封；导流管内壁除设置与储压腔外花键相配的内花键外，还设有轴向导流槽；腔底盖与储压腔螺纹连接，其轴线位置装有弹性单向阀；储压弹簧位于储压腔内，其一端连接腔底盖，另一端连接活塞，连接方式可采用铰接或粘结连接；活塞与储压腔内壁光滑紧密接触；导流管与液压卡心机构的底承台连接处均布溢水孔。提引注压机构包括有引压器、注压器、带针气阀和底弹簧；引压器的中空支腿穿过注压器端部预留孔插入腔底盖预留孔洞，并与腔底盖焊接密封；引压器端部、注压器上端均设有带针气阀，带针气阀为常闭气阀，内部压缩弹簧顶推密封垫使气阀处于闭合状态，外端设有顶针，端部设置橡胶密封垫，带针气阀与引压器、注压器螺纹连接；注压器下段均布的轴向孔分为两类，一类与注压器带针气阀连通，并贯通于底承台预留的轴向通路，该类轴向孔与底承台预留轴向通路接口处焊接密封，另一类不与注压器带针气阀连通，为独立单向孔，用于注压器与底承台固定，连接方式可采用螺纹销或焊接连接；底弹簧一端固定于底承台顶端面，可通过焊接、铰接或粘结连接，另一端为自由端，底弹簧、底承台二者共轴线。液压卡心机构包括底承台、液压膜、岩心内管、卡簧座和卡簧；岩心内管上端与导流管下端螺纹连接；底承台内含单向阀，侧壁均布溢水孔，该溢水孔与导流管溢水孔位置重合、水路连通，底承台与导流管螺纹销连接，接口处、
溢水孔过渡处采用密封胶密封；底承台下端台阶与液压膜采用密封胶粘结密封，液压膜吸附于岩心内管内壁并布置于整个岩心内管，卡簧座与岩心内管螺纹连接，卡簧座螺纹根部预留液压膜收纳空间，液压膜沿岩心内管内壁布置至内管末端，然后经卡簧座的液压膜收纳段，再上返至岩心内管末端，液压膜与岩心内管末端外壁凹台段采用密封胶粘结密封后继续向上延伸固定于卡簧座与岩心内管螺纹间；位于卡簧座收纳段的液压膜经特殊设计，在液压作用下可形成锁扣形式；卡簧与卡簧座楔形接触，卡簧座无水口，末端为内凹台阶设计。侧喷钻头分动机构包括环帽和推力轴承，液压卡心机构的卡簧座末端的内凹台阶坐落于推力轴承上盘，环帽、推力轴承下盘与侧喷钻头内台阶过盈配合，环帽下端面与推力轴承上盘端面预留有间隙，环帽内环、上端面与卡簧座末端的内凹台阶预留间隙。密封系统包含静态密封和动态密封；静态密封包括螺纹装配时涂沫润滑油，在内外螺纹根部加设橡胶密封圈，螺纹销连接结构间进行密封胶密封，焊接密封；动态密封包括隔水接手与悬挂环间的橡胶密封环，密封螺母外围预装的O型密封圈、滑动密封环、水路截断环、带针气阀处的橡胶密封垫、活塞。通过各机构、结构配合协作，可实现以下功能：1、隔水分动钻具装配本液压岩(矿)心卡取装置后，重新下钻，下落过程相关结构初始状态为悬挂接手位于心轴花键末端，弹簧插销位于弹卡架环形孔末端；当卡簧座坐落于侧喷式钻头内台阶的推力轴承上时，悬挂接手停止下降，心轴沿花键带动弹卡架继续下降，相对运动终止状态为悬挂接手位于心轴花键顶端，弹簧插销位于弹卡架环形孔顶端，隔水接手同位于外管与上扩孔器之间的悬挂环处于接触压紧密封状态，以上三种状态同步发生；至此形成以隔水接手、悬挂环组成的隔水结构，与隔水接手相连的滑套座、滑套、推力轴承以及钻头内台阶处的推力轴承建立岩心内管的分动性能。2、导流限位、储压冲洗液经内外管间隙到达隔水接手，经隔水接手预留的通水孔进入液压岩(矿)心卡取装置内部，经滑套中心孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻探用液压岩心卡取装置，其特征在于：包括隔水分动机构(Ⅰ)、导流限位机构(Ⅱ)、储压机构(Ⅲ)、提引注压机构(Ⅳ)、液压卡心机构(Ⅴ)、侧喷钻头分动机构(Ⅵ)和密封系统，导流限位机构(Ⅱ)对接隔水分动机构(Ⅰ)，储压机构(Ⅲ)对接导流限位机构(Ⅱ)，提引注压机构(Ⅳ)对接储压机构(Ⅲ)，液压卡心机构(Ⅴ)对接提引注压机构(Ⅳ)，侧喷钻头分动机构(Ⅵ)对接液压卡心机构(Ⅴ)；所述液压卡心机构(Ⅴ)包括底承台(30)、液压膜(31)、岩心内管(32)、卡簧座(33)和卡簧(34)；岩心内管(32)上端与储压机构(Ⅲ)的导流管(21)下端螺纹连接；底承台(30)内含单向阀(m)，侧壁均布溢水孔(L)，该溢水孔与导流管(21)溢水孔位置重合、水路连通，底承台(30)与导流管(21)螺纹销连接，接口处、溢水孔过渡处采用密封胶密封；底承台(30)下端台阶与液压膜(31)采用密封胶粘结密封，液压膜(31)吸附于岩心内管内壁并布置于整个岩心内管(32)，卡簧座(33)与岩心内管(32)螺纹连接，卡簧座(33)螺纹根部预留有液压膜收纳空间，位于卡簧座收纳段的液压膜(31)在液压作用下可形成锁扣形式；卡簧(34)与卡簧座(33)楔形接触。...

【技术特征摘要】
1.一种钻探用液压岩心卡取装置，其特征在于：包括隔水分动机构(Ⅰ)、导流限位机构(Ⅱ)、储压机构(Ⅲ)、提引注压机构(Ⅳ)、液压卡心机构(Ⅴ)、侧喷钻头分动机构(Ⅵ)和密封系统，导流限位机构(Ⅱ)对接隔水分动机构(Ⅰ)，储压机构(Ⅲ)对接导流限位机构(Ⅱ)，提引注压机构(Ⅳ)对接储压机构(Ⅲ)，液压卡心机构(Ⅴ)对接提引注压机构(Ⅳ)，侧喷钻头分动机构(Ⅵ)对接液压卡心机构(Ⅴ)；所述液压卡心机构(Ⅴ)包括底承台(30)、液压膜(31)、岩心内管(32)、卡簧座(33)和卡簧(34)；岩心内管(32)上端与储压机构(Ⅲ)的导流管(21)下端螺纹连接；底承台(30)内含单向阀(m)，侧壁均布溢水孔(L)，该溢水孔与导流管(21)溢水孔位置重合、水路连通，底承台(30)与导流管(21)螺纹销连接，接口处、溢水孔过渡处采用密封胶密封；底承台(30)下端台阶与液压膜(31)采用密封胶粘结密封，液压膜(31)吸附于岩心内管内壁并布置于整个岩心内管(32)，卡簧座(33)与岩心内管(32)螺纹连接，卡簧座(33)螺纹根部预留有液压膜收纳空间，位于卡簧座收纳段的液压膜(31)在液压作用下可形成锁扣形式；卡簧(34)与卡簧座(33)楔形接触。2.根据权利要求1所述的钻探用液压岩心卡取装置，其特征在于：所述液压膜(31)沿岩心内管内壁布置至内管(32)末端，然后经卡簧座(33)的液压膜收纳段，再上返至岩心内管末端，液压膜(31)与岩心内管(32)末端外壁凹台段采用密封胶粘结密封后继续向上延伸固定于卡簧座(33)与岩心内管(32)螺纹间；卡簧座(33)无水口，末端为内凹台阶结构。3.根据权利要求2所述的钻探用液压岩心卡取装置，其特征在于：所述隔水分动机构(Ⅰ)包括隔水接手(1)、悬挂环(2)、滑套座(3)、滑套(4)、推力轴承(5)、密封螺母(6)和心轴接手(7)；隔水接手(1)外壁的环状卡扣(b)同位于外管(40)与上扩孔器(41)之间的悬挂环(2)处
\t于接触压紧状态，卡扣(b)与悬挂环(2)之间布置橡胶密封环(c)，卡扣(b)上方均布通水孔(a)，隔水接手(1)下端与滑套座(3)螺纹连接；滑套座(3)依次贯穿推力轴承(5)、滑套(4)、推力轴承(5)，尾部连接密封螺母(6)，滑套座(3)与滑套(4)间隙配合，滑套座(3)轴向设有贯通孔，隔水接手(1)、密封螺母(6)配合实现滑套(4)及其上下两个推力轴承(5)的轴向限位；密封螺母(6)的O型密封圈(d)密封螺母与心轴接手(7)之间的间隙，滑套(4)外螺纹连接心轴接手(7)上端。4.根据权利要求3所述的钻探用液压岩心卡取装置，其特征在于：导流限位机构(Ⅱ)包括心轴(8)、悬挂接手(9)、限位螺母(10)、滑动密封环(11)、弹卡架(12)、弹簧(13)、弹卡钳(14)、弹卡室(15)、弹卡座(16)、水路截断环(17)和弹性单向排气阀(18)；心轴(8)轴线设有贯通孔，其上端与隔水分动机构(Ⅰ)的心轴接手(7)螺纹连接，下端与弹卡架(12)螺纹连接，心轴(8)轴身布置的外花键与悬挂接手(9)的内花键相配，悬挂接手(9)与心轴(8)可沿花键做轴向相对滑动；限位螺母(10)固定滑动密封环(11)于弹卡架(12)上端，滑动密封环(11)密封悬挂接手(9)与弹卡架(12)之间间隙，弹卡架(12)下段开有环形孔(e)，贯穿弹簧(13)的插销可带动弹簧(13)在环形孔(e)中上下滑移，弹簧(13)支腿插入弹卡钳(14)的预留孔中，弹卡钳(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝志斌，
申请(专利权)人：中交第四航务工程勘察设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44