【技术实现步骤摘要】
一种用于弱胶结软岩的钻孔取芯装置
本技术属于取芯钻头加工
,具体涉及一种用于弱胶结软岩的钻孔取芯装置。
技术介绍
室内试验是探究岩石的物理力学性质的一种重要手段,在室内试验前,需要对现场采集的岩石样本进行钻孔取芯,然而在研究弱胶结软岩时,在对弱胶结软岩的钻孔取芯过程中,极易遇到岩芯断裂和卡钻的问题,导致软岩取芯成功率极低。现有技术中,在软岩取芯问题上,部分研究人员采用冻结后钻取、采用液氮和液体二氧化碳作为冷却介质钻取或者直接在冻结环境中钻取,这些方法虽可有限的提高成功率,但均会对弱胶结软岩产生极大的扰动,不能满足试验要求。综合分析软岩遇水软化、泥化的特性和钻取过程中柱状岩芯的受力特点发现导致取芯成功率极低的原因是:(1)由于钻取过程中的冷却液大多情况下是水,而软岩遇水后强度降低;(2)钻取过程中岩芯与钻头内壁完全接触,排渣的空间小,并且岩芯受到叠加的扭矩;(3)由于软岩遇水后泥化,导致岩屑粘稠不易排渣,进一步增大了岩芯的扭矩。中国专利CN104596790B公告了“一种软岩干式取芯装置及取芯方法”,包括取芯钻头、内风式降温系统和外风式吸尘系统,能够实现冷却钻头与排屑双重功能,但其岩芯依然是完全与钻头接触,仅靠两者间的摩擦间隙进行排渣,排渣间距小,容易发生堵塞,因此,现有技术并未全面认识到软岩取芯率极低的本质原因,且未能全面解决这一技术难题。因此,需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于弱胶结软岩的钻孔取芯装置及其方法,以至少解决现有技术中针对弱胶结软岩钻孔取芯过程中岩芯扭矩大,排渣空间小,对弱胶结软岩产生扰 ...
【技术保护点】
1.一种用于弱胶结软岩的钻孔取芯装置,其特征在于,所述钻孔取芯装置包括:钻孔取芯钻头、通气联轴、密封套和低温供气系统,所述通气联轴的一端活动连接有钻孔取芯钻头,所述通气联轴的中部活动套设有密封套,所述钻孔取芯钻头、通气联轴和密封套同轴设置;所述钻孔取芯钻头包括中空结构的钻身和设置在钻身一端部的钻齿,多个所述钻齿沿所述钻身的端部周向分布;所述钻齿的中部卡设在所述钻身端部的壁上,且所述钻齿的两端沿着所述钻身端部的壁向内、外延伸,以便于弱胶结软岩的岩芯与所述钻身内侧壁形成内间隙,弱胶结软岩与钻身外侧壁之间形成外间隙,所述内间隙、相邻两个所述钻齿之间的间隙和所述外间隙形成一个通气和排渣的通道;所述通气联轴侧壁上设有第一进气孔,第一进气孔与外界连通并且与通气联轴内部的空心内腔贯通,用于传输低温气体;沿所述密封套的轴向设有贯通的第一腔体,所述密封套通过第一腔体套设在所述通气联轴的中部;所述密封套侧壁上设有第二进气孔,用于通入低温气体;所述密封套内还设有第二腔体,所述第一进气孔位于所述第二腔体内,所述第二进气孔连通所述第二腔体,便于进入所述密封套内的低温气体流入所述通气联轴内;所述低温供气系统内的进 ...
【技术特征摘要】
1.一种用于弱胶结软岩的钻孔取芯装置,其特征在于,所述钻孔取芯装置包括:钻孔取芯钻头、通气联轴、密封套和低温供气系统,所述通气联轴的一端活动连接有钻孔取芯钻头,所述通气联轴的中部活动套设有密封套,所述钻孔取芯钻头、通气联轴和密封套同轴设置;所述钻孔取芯钻头包括中空结构的钻身和设置在钻身一端部的钻齿,多个所述钻齿沿所述钻身的端部周向分布;所述钻齿的中部卡设在所述钻身端部的壁上,且所述钻齿的两端沿着所述钻身端部的壁向内、外延伸,以便于弱胶结软岩的岩芯与所述钻身内侧壁形成内间隙,弱胶结软岩与钻身外侧壁之间形成外间隙,所述内间隙、相邻两个所述钻齿之间的间隙和所述外间隙形成一个通气和排渣的通道;所述通气联轴侧壁上设有第一进气孔,第一进气孔与外界连通并且与通气联轴内部的空心内腔贯通,用于传输低温气体;沿所述密封套的轴向设有贯通的第一腔体,所述密封套通过第一腔体套设在所述通气联轴的中部;所述密封套侧壁上设有第二进气孔,用于通入低温气体;所述密封套内还设有第二腔体,所述第一进气孔位于所述第二腔体内,所述第二进气孔连通所述第二腔体,便于进入所述密封套内的低温气体流入所述通气联轴内;所述低温供气系统内的进气接头与所述密封套上的第二进气孔导通连接,低温气体进入所述密封套,然后通过所述通气联轴进入所述钻身内,进而对所述钻齿进行降温,并为岩屑的排渣提供动力。2.如权利要求1所述的用于弱胶结软岩的钻孔取芯装置,其特征在于,所述钻孔取芯钻头还包括环形凸台,所述环形凸台内部中空,所述环形凸台的底端与所述钻身的另一端部连接,所述环形凸台的顶端与所述通气联轴的一端活动连接。3.如权利要求2所述的用于弱胶结软岩的钻孔取芯装置,其特征在于,所述环形凸台通过底端外侧壁与所述钻身螺纹连接,所述环形凸台通过顶端的螺纹孔与所述通气联轴螺纹连接。4.如权利要求2所述的用于弱胶结软岩的钻孔取芯装置,其特征在于,所述通气联轴另一端...
【专利技术属性】
技术研发人员:程桦,林键,曹广勇,席培胜,柳军修,黄益顺,
申请(专利权)人:安徽建筑大学,
类型:新型
国别省市:安徽,34
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