一种适用于海底钻机的工程勘探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工程勘探绳索取心钻具，包括外管总成和内管总成，外管总成包括依次连接的弹卡档头、弹卡室、外管、扩孔器和钻头；内管总成包括捞矛头、弹卡定位机构、弹卡支架、单动机构、内管接头、回水球阀、内管及岩心衬管；捞矛头与弹卡定位机构连接，弹卡定位机构与弹卡支架连接；弹卡支架侧壁上设有悬挂环，悬挂环置于外管内壁上的座环上；弹卡支架与单动机构连接，单动机构与内管接头连接，内管接头的下端与内管的上端连接，岩心衬管设置在内管中；单动机构包括心轴、套管端盖、上传力卡套及下传力卡套；本发明专利技术的单动性能稳定、轴承定心效果好、对土样的扰动程度小、打捞内管总成时不易卡死。

An engineering exploration rope coring drilling tool for offshore drilling rig

The invention discloses a cable coring tool for engineering exploration of submarine drilling rigs, which comprises an outer tube assembly and an inner tube assembly. The outer tube assembly comprises a cartridge chuck head, a cartridge chuck chamber, an outer tube, a reamer and a drill bit connected sequentially; the inner tube assembly comprises a spearhead, a cartridge chuck positioning mechanism, a cartridge chuck bracket, a single mechanism, and an inner tube connection. Head, backwater ball valve, inner pipe and core lining pipe; fishing spear head and cartridge clamp positioning mechanism are connected; cartridge clamp positioning mechanism and cartridge clamp bracket are connected; cartridge clamp bracket side wall is provided with suspension ring, suspension ring is placed on the seat ring of outer tube wall; cartridge clamp bracket is connected with single mechanism, single mechanism is connected with inner tube joint, inner tube joint The lower end is connected with the upper end of the inner pipe, and the core liner pipe is arranged in the inner pipe; the single-acting mechanism comprises a mandrel, a casing end cover, an uploading force clamp sleeve and a downward force clamp sleeve; the single-acting performance of the present invention is stable, the bearing centering effect is good, the disturbance degree to the soil sample is small, and it is not easy to be stuck when the inner pipe assembly is salvaged.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于海底钻机的工程勘探绳索取心钻具
本专利技术涉及一种绳索取心钻具，尤其是涉及一种适用于海底钻机的海底工程勘察绳索取心钻具。
技术介绍
海底油气资源的开发与利用已经成为世界各国未来资源战略的一个新热点。在海底油气井场及钻井平台等海洋基础工程建设的前期勘察过程中，通过钻探手段是获取工程地质样品最直接的方法。目前使用的绳索取心钻具主要是针对陆域岩心钻机和位于海面钻探船甲板上的海上钻机使用，其结构形式通常采用内管超前形式，由2副单向推力球轴承实现内管总成的单动，并配合带弹簧片的卡簧实现样品的卡取。而海底钻机是将所需的内管总成通过位于钻机本体上的钻杆库全部带入水下后再进行海底取心作业，待全部取心作业工作完毕后，再将全部内管总成随钻机一起提升至配套母船甲板，其在水下工作时间长。现有的常规钻具主要存在以下问题：钻具内管总成单动性能差且无定心功能、现有结构欠考虑海水腐蚀效应，对上部轴承的防护性能差、钻进时由于上部轴承持续承压容易造成轴承失效、钻具内管与外管悬挂定位组件容易卡死造成打捞困难、卡心机构对样品扰动程度大、塑料岩心衬管无法定心，在硬质土样压入取心时，土样挤压进衬管和内管的环状间隙之间，使衬管产生塑性变形导致抽取困难等实际问题。
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内管总成单动性能好、卡心机构对样品扰动程度小，且能够防止内管与外管悬挂定位机构组件卡死的适用于海底钻机使用工况的工程勘探用绳索取心钻具。本专利技术采用的技术方案是：一种适用于海底钻机的工程勘探绳索取心钻具，包括外管总成和内管总成，所述的外管总成包括依次连接的弹卡档头、弹卡室、外管、扩孔器和钻头；所述的内管总成包括捞矛头、弹卡定位机构、弹卡支架、单动机构、内管接头、回水球阀、内管及岩心衬管；捞矛头与弹卡定位机构连接，弹卡定位机构置于弹卡室内，弹卡定位机构与弹卡支架连接；弹卡支架侧壁上设有悬挂环，悬挂环置于外管内壁上的座环上；弹卡支架与单动机构连接，单动机构与内管接头连接，内管接头的下端与内管的上端连接，岩心衬管设置在内管中；所述的单动机构包括心轴、套管端盖、上传力卡套及下传力卡套；心轴的上端与弹卡支架连接，心轴的下端穿过套管端盖，心轴的下端设有锁紧螺母；套管端盖中心孔为阶梯孔，两端直径大于中部直径；套管端盖上部内孔内芯轴上套装有上传力卡套，上传力卡套与套管端盖内孔台阶面之间设有双向推力轴承，套管端盖内孔上端处设有骨架油封；套管端盖下部内孔内芯轴上套装有下传力卡套，下传力卡套与套管端盖内孔台阶面之间设有推力轴承，下传力卡套与锁紧螺母之间设有深沟球轴承；所述的内管接头两端分别设有内孔，上端的内孔与套管端盖螺接，该内孔侧壁上设有连通该内孔与内管接头与外管之间腔隙的通孔；内管接头下端的内孔与岩心衬管的内孔连通，该内孔中设有回水球阀，该内孔侧壁上设有连通该内孔和外管与内管接头之间腔隙的通孔。上述的适用于海底钻机的工程勘探绳索取心钻具中，所述的上传力卡套为T型结构，上端与心轴凸缘底部接触，下部与双向推力轴承的上圈过盈配合；所述心轴与双向推力轴承的下圈之间设有定位套。上述的适用于海底钻机的工程勘探绳索取心钻具中，内管的下端与超前朱咀连接，所述超前朱咀的内孔的下部设有用于岩心衬管定心的定心柱面及定位台阶，岩心衬管的下端置于超前朱咀的限位台阶上；定位台阶下方的超前朱咀内孔的内侧面上设有环形内凹式倒钩燕尾槽。上述的适用于海底钻机的工程勘探绳索取心钻具中，所述的座环内孔的上下端部设有台阶面；两台阶面之间的内孔设有倒角。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的轴承均设置在密闭的腔体结构内，能够防止海水腐蚀，提高了轴承的使用寿命；单动机构上部采用双向推力轴承，能够在持续受压的实际钻进工况下，提高钻具的工作可靠性，单动机构下部设置深沟球轴承，提高了定心性能；本专利技术的超前朱咀内设有内凹式的倒钩燕尾槽结构，在钻进过程中对土样扰动程度小，在拔心过程中利用土样的膨胀自锁效应进行卡心，减小岩心样品的表面刮痕，降低样品的扰动程度，且无需额外配置卡簧，提高样品质量的同时减少现场作业工作量；本专利技术的座环具有防卡功能，能够避免在投放过程中内管总成中的悬挂环由于投放冲击力过大造成与座环卡死，导致内管总成打捞困难的风险；本专利技术的超前朱咀能够实现对岩心衬管进行定心，防止在压入式取心时由于土样挤压进入衬管和内管之间的环状间隙，解决了由于衬管产生塑性变形而导致的抽取困难的问题。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术的单动机构的结构示意图。图3是本专利技术的超前朱咀的结构示意图。图4是本专利技术的座环的结构示意图。图中：1-捞矛头；2-弹卡挡头；3-收卡筒；4-压簧；5-弹卡板；6-弹卡室；7-弹卡支架；8-悬挂环；9-座环；10-心轴；11-骨架油封；12-上传力卡套；13-双向推力轴承；14-套管端盖；15-定位套；16-推力轴承；17-下传力卡套；18-深沟球轴承；19-垫圈；20-锁紧螺母；21-内管接头；22-回水球阀；23-外管；24-内管；25-岩心衬管；26-扩孔器；27-钻头；28-超前朱咀；281-定心柱面；282-定心台阶；283-内凹式倒钩燕尾槽。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。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内。所述外管总成包括弹卡档头2、弹卡室6、座环9、外管23、扩孔器26和钻头27；弹卡档头2、弹卡室6、外管23、扩孔器26和钻头27依次连接；座环9安装在外管23上端的内壁上。如图4所示，所述的座环9内孔的上下端部设有台阶面91；两台阶面91之间的内孔设有倒角92，该种结构的座环9具有防卡功能，能够避免在投放过程中内管总成中的悬挂环8由于投放冲击力过大造成与座环9卡死，导致内管总成打捞困难的风险。所述的内管总成包括捞矛头1、弹卡定位机构、弹卡支架7、悬挂环8、单动机构、内管接头21、回水球阀22、内管24、岩心衬管25及超前朱咀28。捞矛头1的下端与弹卡定位机构连接，弹卡定位机构位于弹卡室6内，其下端与弹卡支架7连接。弹卡支架7的侧壁的下部设有悬挂环8，悬挂环8置于外管23内侧壁上的座环9上。弹卡支架7的下端与单动机构的上端连接，单动机构的下端与内管接头21的上端连接，内管接头21的内孔内设有回水球阀22。内管接头21的下端与内管24的上端连接，岩心衬管25设置在内管24中；内管24的下端与超前朱咀28的上端连接，岩心衬管25的下端坐落在超前朱咀28的内台阶上。所述的弹卡定位机构包括收卡筒3、压簧4及弹卡板5。如图2所示，所述的单动机构包括心轴10、套管端盖14、骨架油封11、上传力卡套12、双向推力轴承13、定位套15、推力轴承16、下传力卡套17、深沟球轴承18、垫圈19及锁紧螺母20。心轴10的上端与弹卡支架7连接，心轴10的下端穿过套管端盖14，心轴10的下端设有锁紧螺母20。套管端盖14中心孔为阶梯孔，两端直径大于中部直径。套管端盖14上部内孔内芯轴10上套装有上传力卡套12，上传力卡套12与套管端盖14内孔台阶面之间设有双向推力轴承13。所述的上传力卡套12为T型结构，上端与心轴10的凸缘底部接触，下部与双向推力轴承13的上圈过盈配合。所述心轴10与双向推力轴承13的下圈之间设有定位套15，双本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于海底钻机的工程勘探绳索取心钻具，包括外管总成和内管总成，所述的外管总成包括依次连接的弹卡档头、弹卡室、外管、扩孔器和钻头；所述的内管总成包括捞矛头、弹卡定位机构、弹卡支架、单动机构、内管接头、回水球阀、内管及岩心衬管；捞矛头与弹卡定位机构连接，弹卡定位机构置于弹卡室内，弹卡定位机构与弹卡支架连接；弹卡支架侧壁上设有悬挂环，悬挂环置于外管内壁上的座环上；弹卡支架与单动机构连接，单动机构与内管接头连接，内管接头的下端与内管的上端连接，岩心衬管设置在内管中；其特征是：所述的单动机构包括心轴、套管端盖、上传力卡套及下传力卡套；心轴的上端与弹卡支架连接，心轴的下端穿过套管端盖，心轴的下端设有锁紧螺母；套管端盖中心孔为阶梯孔，两端直径大于中部直径；套管端盖上部内孔内芯轴上套装有上传力卡套，上传力卡套与套管端盖内孔台阶面之间设有双向推力轴承，套管端盖内孔上端处设有骨架油封；套管端盖下部内孔内芯轴上套装有下传力卡套，下传力卡套与套管端盖内孔台阶面之间设有推力轴承，下传力卡套与锁紧螺母之间设有深沟球轴承；所述的内管接头两端分别设有内孔，上端的内孔与套管端盖螺接，该内孔侧壁上设有连通该内孔与内管接头与外管之间腔隙的通孔；内管接头下端的内孔与岩心衬管的内孔连通，该内孔中设有回水球阀，该内孔侧壁上设有连通该内孔和外管与内管接头之间腔隙的通孔。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于海底钻机的工程勘探绳索取心钻具，包括外管总成和内管总成，所述的外管总成包括依次连接的弹卡档头、弹卡室、外管、扩孔器和钻头；所述的内管总成包括捞矛头、弹卡定位机构、弹卡支架、单动机构、内管接头、回水球阀、内管及岩心衬管；捞矛头与弹卡定位机构连接，弹卡定位机构置于弹卡室内，弹卡定位机构与弹卡支架连接；弹卡支架侧壁上设有悬挂环，悬挂环置于外管内壁上的座环上；弹卡支架与单动机构连接，单动机构与内管接头连接，内管接头的下端与内管的上端连接，岩心衬管设置在内管中；其特征是：所述的单动机构包括心轴、套管端盖、上传力卡套及下传力卡套；心轴的上端与弹卡支架连接，心轴的下端穿过套管端盖，心轴的下端设有锁紧螺母；套管端盖中心孔为阶梯孔，两端直径大于中部直径；套管端盖上部内孔内芯轴上套装有上传力卡套，上传力卡套与套管端盖内孔台阶面之间设有双向推力轴承，套管端盖内孔上端处设有骨架油封；套管端盖下部内孔内芯轴上套装有下传力卡套，下传力卡套与套管端盖内孔台阶面之间设有推力轴承，下...

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