复杂地层双隔自锁式三层管绳索取心钻具制造技术

本实用新型专利技术涉及一种复杂地层双隔自锁式三层管绳索取心钻具，它是在现有的S95绳索取心钻具基础上改造而成，保留了原S95绳索取心钻具的铰链式矛头机构、弹卡定位机构、到位报信机构、悬挂机构、单动机构、内管保护机构、内管调节机构、内管扶正机构，对原S95钻具的岩心堵塞报信机构、单向球阀部分、内管部分、岩心提断器、钻头五个部分的结构进行了技术升级改造。本实用新型专利技术在内管内设置衬管封隔卡簧或发夹的夹头，避免卡簧或发夹的夹头对软弱松散岩心进入衬管的扰动和阻拦，有利于保持岩心的原状性，降低堵心几率；经过改良常规底喷钻头的水路设计，既能有效封隔冲洗液对岩心的冲刷，又能提高清洗钻头唇面岩粉效果。又能提高清洗钻头唇面岩粉效果。又能提高清洗钻头唇面岩粉效果。

【技术实现步骤摘要】
复杂地层双隔自锁式三层管绳索取心钻具


[0001]本技术涉及绳索取心钻具的改进技术(钻探取心技术)，特别是一种复杂地层双隔自锁式三层管绳索取心钻具，可广泛应用于矿山地质、工程地质、水文地质、环境地质等勘察部门的岩心钻探。

技术介绍

[0002]传统的绳索取心钻具是双管单动钻进，采用卡簧自锁方式在提动钻具时卡取岩心。对于坚硬完整或一般裂隙地层，该钻具能够满足常规地质钻探的岩心质量要求，一般岩心采取率可达到90％以上；但是，对于节理发育、松散破碎、水敏性强的复杂地层，采用该钻具取心时，要想满足岩心质量要求则是非常困难。
[0003]传统的绳索取心钻具在软弱松散地层钻进中主要存在两个问题：一是岩心提断器中的卡簧和挡圈对岩心进入内管有一定的阻碍，该处是钻进堵心、磨心的关键部位，严重影响回次进尺量、岩心采取率及钻进效率。二是钻孔冲洗液从钻具内外管总成间隙流经钻头内水槽直接冲刷岩心，导致岩心被冲蚀或失去原状性，取出的岩心样品不具有代表性，影响人们对矿产资源或地层情况的正确分析和评价。
[0004]传统的绳索取心钻进工艺以其钻进效率高、钻孔质量好等诸多优越性，在国内外得到普遍应用。人们看好绳索取心钻进工艺的优势，为解决复杂地层取心质量问题，研制出以液动锤、反循环、半合管、爪簧、拦簧、隔水钻头等不同构件组合的众多绳索取心钻具。其目的不外乎：避免冲洗液对岩心的冲刷，保护岩心的原状性；提高钻具在复杂工况条件下的单动性，避免外管回转力作用岩心容纳管磨耗岩心；降低岩心容纳管内壁的摩擦系数，减轻钻进中不断增量的岩心进入岩心容纳管的摩擦阻力；对钻具施以高频振动，解除岩心的堵、卡应力；改变冲洗液的循环方式，避免岩屑、岩块自重下沉的挤压力对岩心容纳管内壁所产生的摩擦阻力。这些不同功能、目的的绳索取心钻具，对地层条件、钻孔口径及深度具有苛刻的选择性或局限性，对钻探设备、钻孔冲洗液等技术条件附有一定的特别要求。尽管在某些钻探领域解决了一些复杂地层取心质量问题，但是未能从根本上解决岩心提断器的卡心构件对岩心进入岩心容纳管的阻碍问题。现有隔水钻头大多采用底喷式结构，虽然能有效封隔冲洗液对岩心的冲刷，但是钻头唇面克取的部分岩粉未能及时被冲洗液清除，以至于钻头发生“泥垫”现象，降低了钻进效率。总观现有复杂地层绳索取心钻具，因各自功能结构问题仍然难以得到普及应用。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是提供一种复杂地层双隔自锁式三层管绳索取心钻具。该钻具是在传统的S95绳索取心钻具基础上改进而成，保留了原S95绳索取心钻具的铰链式矛头机构1、弹卡定位机构2、到位报信机构3、悬挂机构4、单动机构12、内管保护机构14、内管调节机构19、内管扶正机构35，对原S95钻具的岩心堵塞报信机构、单向球阀部分、内管部分、岩心提断器、钻头，五个部分的结构进行了技术升级改造，解决了绳索取心钻进工艺在复杂地
层应用中，所谓“双隔”——“隔水”“隔卡”的关键技术问题。
[0006]本技术的技术方案：一种复杂地层双隔自锁式三层管绳索取心钻具，包括岩心堵塞报信机构、单向球阀部分、内管部分、岩心提断器、钻头，所述内管部分包括与调节接头20下端的内螺纹连接的中空结构的悬挂接头22，悬挂接头22下端的外螺纹连接有内管33，悬挂接头22内腔的中间固定有横板，所述横板上设置有中心孔和通水孔；所述横板的中心孔上穿有一根悬挂轴25，悬挂轴25通过其上端的防松螺母23悬挂于横板上，悬挂轴25上套有开卡弹簧24，开卡弹簧24位于悬挂轴25底端的弹簧座与所述横板间；悬挂轴25底端的弹簧座下固定有L形挂钩26，L形挂钩26的横向部分设有开口长槽，攻丝钢球27置于L形挂钩26的横向部分的开口长槽上；攻丝钢球27连接有调节螺杆28，调节螺杆28的下部螺纹连接有锥接头32，调节螺杆28上配有锁紧在锥接头32上端面的调节螺母29；所述锥接头32上部为外螺纹柱，中间为下底面直径大的圆锥体，下部为圆柱体，锥接头32的圆锥体上配有同锥度的锥接套31并由外螺纹柱上的背帽30锁紧，锥接头32的外螺纹柱上布有通水孔，通水孔与锥接头32的轴心孔相通；在内管33内腔布置有一根衬管34，所述衬管34为沿轴向开膛的壁厚≤1
㎜
的薄壁不锈钢管，其顶部为锥形，锥形部分压紧于锥接头32与锥接套31的圆锥部分，开膛的衬管34弹性张开后贴于内管33内壁上。
[0007]所述岩心提断器为卡簧式岩心提断器或发夹式岩心提断器。所述卡簧式岩心提断器由箍紧于衬管34下部的卡簧37(由于衬管34轴向开膛后具有一定弹性，卡簧37依靠衬管34张力和摩擦力固定，卡簧37是从衬管34下端套入)、连接于内管33下端外螺纹上的卡簧座38组成，卡簧37悬于卡簧座38内腔，卡簧37的顶端顶住内管33下端外螺纹的底端。
[0008]所述发夹式岩心提断器由发夹座43、发夹40、发夹室42、防卡套41组成；发夹座43为一环形圈，所述环形圈的外表面从上至下依次为圆柱面、倒圆锥面(下底面直径小，锥度1：2)、凸出的圆柱面(底部台阶)及底端外倒角，在发夹座43上端的圆柱面、倒圆锥面上，均布有三个以上轴向的发夹座铣槽43-1；在发夹座铣槽43-1中布置有夹尾40-1朝下夹头40-2指向轴心的发夹40；所述发夹室42为圆筒状，发夹室42的下部挤压至发夹座43底部台阶上，让发夹室42、发夹40的夹尾40-1、发夹座43三者之间成紧配合(发夹室42的外径与发夹座43底部台阶外径相等)，发夹室42的上端内螺纹与内管33下端外螺纹连接在一起；所述防卡套41为圆筒状(外径65mm，壁厚0.2～0.3mm)，箍紧于衬管34下部(由于衬管34轴向开膛后具有一定弹性，防卡套41依靠衬管34张力和摩擦力固定，防卡套41从衬管34下端套入)，发夹40的夹头40-2夹在防卡套41的外表面上，防卡套41的底端与衬管34底端平齐，衬管34底端与发夹座43顶端留有2～4mm的悬挂间隙，由调节螺杆28调整衬管34的悬挂高度；发夹座43底端与钻头39内台阶留有2～4mm的悬挂间隙，由调节接头20调整发夹座43的悬挂高度，发夹座43与钻头39内壁有环状间隙(0.6mm)。防卡套41的作用是防止衬管34与发夹40发生相对转动时，夹头40-2卡在衬管34轴向开缝内。
[0009]所述钻头39包括钻头体39-7和与之胶结一体的胎体39-9，胎体39-9底部设有六个以上均布的喷水槽39-5，喷水槽39-5深度为胎体高度的1/2，每个喷水槽39-5槽底并列有二个通水孔39-1，通水孔39-1的顶端与内外管间的环状空隙连通；在钻头体39-7外表面紧连胎体39-9的下部位还设置有下底面直径小上底面直径大的过水锥面39-2，锥度为1：23；钻头体39-7上端设有与扩孔器36下端的外螺纹连接的内螺纹；
[0010]所述喷水槽39-5是从胎体39-9底部距离胎体内壁4mm的位置向外切出的小方槽。
[0011]所述钻头39的胎体39-9唇面形状为单阶梯(现有技术)，胎体39-9上设有外水槽39-3、内水槽39-4及底水口39-6(现有技术)，外水槽39本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复杂地层双隔自锁式三层管绳索取心钻具，包括岩心堵塞报信机构、单向球阀部分、内管部分、岩心提断器、钻头，其特征是：所述内管部分包括与调节接头(20)下端的内螺纹连接的中空结构的悬挂接头(22)，悬挂接头(22)下端的外螺纹连接有内管(33)，悬挂接头(22)内腔的中间固定有横板，所述横板上设置有中心孔和通水孔；所述横板的中心孔上穿有一根悬挂轴(25)，悬挂轴(25)通过其上端的防松螺母(23)悬挂于横板上，悬挂轴(25)上套有开卡弹簧(24)，开卡弹簧(24)位于悬挂轴(25)底端的弹簧座与所述横板间；悬挂轴(25)底端的弹簧座下固定有L形挂钩(26)，L形挂钩(26)的横向部分上设有开口长槽，攻丝钢球(27)置于L形挂钩(26)的横向部分的开口长槽上；攻丝钢球(27)连接有调节螺杆(28)，调节螺杆(28)的下部螺纹连接有锥接头(32)，调节螺杆(28)上配有锁紧在锥接头(32)上端面的调节螺母(29)；所述锥接头(32)上部为外螺纹柱，中间为下底面直径大的圆锥体，下部为圆柱体，锥接头(32)的圆锥体上配有同锥度的锥接套(31)并由外螺纹柱上的背帽(30)锁紧，锥接头(32)的外螺纹柱上布有通水孔，通水孔与锥接头(32)的轴心孔相通；在内管(33)中布置有一根衬管(34)，所述衬管(34)为沿轴向开膛的壁厚＜1
㎜
的薄壁不锈钢管，其顶部为锥形，锥形部分压紧于锥接头(32)与锥接套(31)的圆锥部分，开膛的衬管(34)弹性张开后贴于内管(33)内壁上。2.根据权利要求1所述的一种复杂地层双隔自锁式三层管绳索取心钻具，其特征是：所述岩心提断器为卡簧式岩心提断器或发夹式岩心提断器；所述卡簧式岩心提断器由箍紧于衬管(34)下部的卡簧(37)、连接于内管(33)下端外螺纹上的卡簧座(38)组成，卡簧(37)悬于卡簧座(38)内腔中，卡簧(37)的顶端顶住内管(33)下端外螺纹的底端；所述发夹式岩心提断器由发夹座(43)、发夹(40)、发夹室(42)、防卡套(41)组成；所述发夹座(43)为一环形圈，所述环形圈的外表从上至下依次为圆柱面、倒圆锥面、凸出的圆柱面及底端外倒角，在所述凸出的圆柱面以上的圆柱面、倒圆锥面上均布三个以上轴向的发夹座铣槽(43-1)；在发夹座(43)上的发夹座铣槽(43-1)中布置有夹尾(40-1)朝下夹头(40-2)指向轴心的发夹(40)；所述发夹室(42)为圆筒状，发夹室(42)的下部挤压至发夹座(43)底部所述凸出的圆柱面台阶上，让发夹室(42)、发夹(40)的夹尾(40-1)、发夹座(43)三者之间成紧配合，发夹室(42)的上端内螺纹与内管(33)下端外螺纹连接在一起；所述防卡套(41)为0.2～0.3mm薄壁圆筒，箍紧于衬管(34)下部，发夹(40)的夹头(40-2)夹在防卡套(41)的外表面上，防卡套(41)的底端与衬管(34)底端平齐，衬管(34)底端与发夹座(43)顶端留有2～4mm的悬挂间隙，由调节螺杆(28)调整衬管(34)的悬挂高度；发夹座(43)底端与钻头...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖远苏，胡啟锋，
申请(专利权)人：江西有色地质勘查二队，
类型：新型
国别省市：