一种适用于海底钻机的海底沉积物绳索取心钻具制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于海底钻机的海底沉积物绳索取心钻具，包括外管总成及内管总成，所述的外管总成包括外管、扩孔器和外管钻头；所述的内管总成包括捞矛头机构、弹卡定位机构、悬挂环、通水短管或带回水球阀的单动机构、内管端盖、内管及岩心衬管；捞矛头机构的下端与弹卡定位机构连接，弹卡定位机构的下部设有悬挂环，悬挂环置于外管内的座环上，弹卡定位机构的下端与内管端盖连接；内管端盖设置在通水短管或单动机构的上端，通水短管或单动机构的下端与内管的上端连接；岩心衬管设置在内管中；外管钻头与内管之间设有密封圈。本发明专利技术结构简单、可靠性高；且能够大幅度提高海底沉积物绳索取心率的同时有效降低海底沉积物样品的扰动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种沉积物绳索取心钻具，尤其是涉及一种适用于海底钻机的海底沉积物绳索取心钻具。
技术介绍
深海海底资源的开发利用已经成为世界各国未来资源战略的一个新领域，随着深海钻探技术的发展，其对钻探效率和质量提出了更高的要求。在钻进过程中遇到沉积物地层时，若使用常规绳索取心钻具，并采用正循环绳索取心钻进方式钻进，由于钻具中充满海水且钻具内的正压较大，容易造成岩心在进入岩心内管过程中阻力过大，导致绳索取心率降低，样品的扰动和二次破坏程度较大，严重影响岩心样品的完整性和质量。此外，在夹杂有少量薄层岩石或砂层的软硬交错沉积物地层钻进时，无法同时保证对较软的沉积物和较硬的薄层岩石的取心效果。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种结构简单、可靠性高的适用于海底钻机的海底沉积物绳索取心钻具，它能够提高海底沉积物地层绳索取心率，而且还能够减少对样品的扰动。本专利技术采用的技术方案是：包括外管总成及内管总成；所述的外管总成包括外管、扩孔器和外管钻头；所述的内管总成包括捞矛头机构、弹卡定位机构、悬挂环、通水短管或带回水球阀的单动机构、内管端盖、内管及岩心衬管；捞矛头机构的下端与弹卡定位机构连接，弹卡定位机构的下部设有悬挂环，悬挂环置于外管内的座环上；弹卡定位机构的下端与内管端盖连接；内管端盖设置在通水短管或单动机构的上端，通水短管或单动机构的下端与内管的上端连接；岩心衬管设置在内管中；外管钻头与内管之间设有密封圈。上述的适用于海底钻机的海底沉积物绳索取心钻具中，所述的密封圈为U型密封圈或O型密封圈。上述的适用于海底钻机的海底沉积物绳索取心钻具中，所述的通水短管的侧壁上设有多个通水孔。上述的适用于海底钻机的海底沉积物绳索取心钻具中，所述的内管的下端设有内管短接，内管短接的下端安装有内管靴或内管钻头；内管靴超前于外管钻头；所述的内管钻头超前于外管钻头，或与外管钻头平齐，或内缩在外管钻头内。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术结构简单、可靠性高；本专利技术的外管钻头和内管之间设有密封圈，使得内管和外管环状间隙之间的密封性能较好，配合钻机上的抽吸装置，可以使本专利技术内形成活塞式负压，实现抽吸绳索取心，大幅度提高了海底沉积物绳索取心率的同时，有效降低海底沉积物样品的扰动；本专利技术在夹杂有少量薄层岩石或砂层的软硬交错沉积物地层中钻进时，钻具采取双动方式，内管钻头及内管总成可随外管一同转动，能够有效破碎岩石。附图说明图1为本专利技术实施例1的结构示意图。图2为本专利技术实施例2的结构示意图。图3为本专利技术实施例3的结构示意图。图4为本专利技术实施例4的结构示意图。图中：1-捞矛头机构；2-弹卡定位机构；3-悬挂环；4-内管端盖；41：螺栓；5-通水短管；6-外管；61：座环；7-岩心衬管；8-内管；9-扩孔器；10-U型密封圈；11-外管钻头；12-内管短接；13-爪簧；14-内管靴；15-O型密封圈；16-内管钻头。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例1如图1所示，本专利技术包括外管总成和内管总成，内管总成置于外管总成中。所述外管总成包括外管6、扩孔器9和外管钻头11；扩孔器9的上端与外管6连接；扩孔器9的下端设有外管钻头11。所述内管总成包括捞矛头机构1、弹卡定位机构2、悬挂环3、内管端盖4、通水短管5、岩心衬管7、内管8、内管短接12和内管靴14。弹卡定位机构2的下部设有悬挂环3；悬挂环3置于外管6内上部的座环61上。弹卡定位机构2安装在捞矛头机构1上，弹卡定位机构2的下端通过螺栓41与内管端盖4连接；内管端盖4设置在通水短管5的上端；通水短管5的下端与内管8的上端连接，通水短管5的侧壁上设有多个通水孔。岩心衬管7设在内管8内；内管8的下端连接有内管短接12；岩心衬管7的下端支撑在内管短接12内孔的台阶上。内管靴14与内管短接12连接；内管靴14内安装有爪簧13。外管钻头11与内管8之间设有U型密封圈10，所述密封圈10的形式可以根据所钻地层的岩层性质进行优选。为了减小对岩心的扰动，所述内管靴14超前于外管钻头11，内管靴14超前外管钻头11的距离可根据所钻地层条件进行调整。本专利技术的外管钻头11和内管8之间设有U型密封圈10，使得内管8和外管6之间环状间隙得到有效密封，配合钻机上的抽吸装置，可以使本专利技术内形成活塞式负压，实现抽吸绳索取心，阻止岩心下滑，大幅度提高海底沉积物绳索取心率。本专利技术的内管靴14及内管短接12超前于外管钻头11，有效避免了冲洗液对岩心的冲刷，减小了岩心样品的扰动，提高了岩心的原位特性。本专利技术具有双动功能，内管靴14及内管总成可随外管6一同转动，既可以采用纯压入钻进方式取沉积物，又可以采用回转钻进方式取硬岩岩心。本专利技术的具体使用方法如下：当遇到沉积物地层时，下放本专利技术的内管总成进行钻进，钻进的过程中，水泵停止向孔内供水，本专利技术在动力头的带动下，压入沉积物地层。当本专利技术压入沉积物地层进行绳索取心作业时，钻机上的抽吸装置通过供水管从钻杆及绳索取心钻具内抽水，通过合理设计抽吸装置的性能参数，使得抽吸装置从钻杆及本专利技术的内腔抽取的水量与因沉积物进入本专利技术而向钻杆内腔的排水量基本相等，本专利技术内形成活塞式负压，提高了本专利技术的绳索取心率。实施例2如图2所示，其结构与实例1相似，不同之处在于：外管钻头11与内管8之间设有O型密封圈15，通水短管5采用带回水球阀的单动机构替代。配合钻机上的抽吸装置使用，可以使本专利技术内形成活塞式负压，实现抽吸绳索取心。实施例3如图3所示，其结构与实例1相似，不同之处在于：内管靴14替换为内管钻头16，所述内管钻头16可以略微超前于外管钻头11，也可以与外管钻头11齐平或内缩于外管钻头11中。遇夹杂有少量薄层岩石或砂层的软硬交错沉积物地层时，内管钻头16及内管总成可随外管一同转动，有效破碎薄层岩石。由于夹杂有少量薄层岩石或砂层的软硬交错沉积物地层的硬度较大，为了有效卡断岩心，所述内管钻头16中必须设有具有卡心和护心双重功能的爪簧13。实施例4如图4所示，其结构与实例1相似，不同之处在于：其内管靴14中不再设置爪簧13。由于常规的沉积物地层较软，在海洋工程地质勘察中，为了避免爪簧13对岩心样品产生扰动和表面划擦破坏，影响岩心样品的质量，内管靴14中可不设置爪簧13。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于海底钻机的海底沉积物绳索取心钻具，包括外管总成及内管总成，其特征是：所述的外管总成包括外管、扩孔器和外管钻头；所述的内管总成包括捞矛头机构、弹卡定位机构、悬挂环、通水短管或带回水球阀的单动机构、内管端盖、内管及岩心衬管；捞矛头机构的下端与弹卡定位机构连接，弹卡定位机构的下部设有悬挂环，悬挂环置于外管内的座环上，弹卡定位机构的下端与内管端盖连接；内管端盖设置在通水短管或单动机构的上端，通水短管或单动机构的下端与内管的上端连接；岩心衬管设置在内管中；外管钻头与内管之间设有密封圈。

【技术特征摘要】
1.一种适用于海底钻机的海底沉积物绳索取心钻具，包括外管总成及内管总成，其特
征是：所述的外管总成包括外管、扩孔器和外管钻头；所述的内管总成包括捞矛头机构、弹
卡定位机构、悬挂环、通水短管或带回水球阀的单动机构、内管端盖、内管及岩心衬管；捞矛
头机构的下端与弹卡定位机构连接，弹卡定位机构的下部设有悬挂环，悬挂环置于外管内
的座环上，弹卡定位机构的下端与内管端盖连接；内管端盖设置在通水短管或单动机构的
上端，通水短管或单动机构的下端与内管的上端连接；岩心衬管设置在内管中；外管钻头与
内管之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：万步炎，王佳亮，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43