一种防缩径取芯单管钻具制造技术

本实用新型专利技术提供了一种防缩径取芯单管钻具，包括钻进组件和取芯组件，所述钻进组件包括钻头、岩心管、钻杆接头、保径除泥件和钻杆，岩心管一端连接钻头，另一端通过钻杆接头连接钻杆，岩心管内部滑动安装有活塞，保径除泥件套接于钻杆上；所述取芯组件包括岩心管、取芯接头和堵塞，岩心管通过取芯接头外接水管，堵塞封堵岩心管内部的活塞。该钻具通过在钻杆上设计保径除泥件，在起落钻杆过程中对孔壁进行切削，有效克服孔壁在孔隙水压力和地应力作用下，孔壁地层向孔内变形造成缩径的现象，保证了钻具的正常起下放，提高了钻进效率和取芯率；同时采用水力推动活塞取芯，避免水流带走岩芯中胶结较差的细小颗粒，在一定程度上保证了土样的原状结构。了土样的原状结构。了土样的原状结构。

【技术实现步骤摘要】
一种防缩径取芯单管钻具


[0001]本技术属于工程地质勘探
，具体涉及一种防缩径取芯单管钻具。

技术介绍

[0002]当前，在第四系地层（例如粉质黏土、淤泥质土、细圆砾土地层等）实施100米以内浅孔钻探时，现场普遍采用履带式立轴回转工勘钻机驱动单管钻具钻进，利用清水自然造浆清孔，干钻卡芯和泥浆泵送水取芯的技术手段；这种方法具有结构简单，操作维修方便的特点，应用效果良好。但是现有这种钻进取芯方法仍存在一定的不足：
[0003](1)孔壁在孔隙水压力和地应力作用下，随着裸露时间的延长，会不断向孔内变形，造成缩径；而为了保证钻具的正常起下放，现场多选择在一个回次内反复提钻或下钻进行扫孔，影响了钻进效率和取芯率。
[0004](2)采用泥浆泵送水取芯，液流直接冲刷作用在岩芯上，会带走岩芯中胶结较差的细小颗粒，在一定程度上破坏土样的原状结构。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是提供一种防缩径取芯单管钻具，至少可以解决现有技术中存在的部分缺陷。
[0006]为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0007]一种防缩径取芯单管钻具，包括钻进组件和取芯组件，所述钻进组件包括钻头、岩心管、钻杆接头、保径除泥件和钻杆，所述岩心管一端连接钻头，另一端通过钻杆接头连接钻杆，所述岩心管内部滑动安装有可沿岩心管轴线移动的活塞，所述保径除泥件套接于所述钻杆上；所述取芯组件包括岩心管、取芯接头和堵塞，所述岩心管通过取芯接头外接水管，所述堵塞封堵岩心管内部的活塞。
[0008]进一步的，所述钻杆接头包括依次螺纹连接的岩心管接头、公接头和母接头，所述岩心管接头端部与岩心管螺纹连接，所述母接头与钻杆螺纹连接。
[0009]进一步的，所述保径除泥件套接于钻杆和母接头组成的阶梯轴上。
[0010]进一步的，所述保径除泥件设有多个，沿钻杆的轴线方向间隔布置。
[0011]进一步的，所述保径除泥件由两片除泥叶片环拼合而成，所述除泥叶片环上沿其周向等间距设有若干个用于切削孔壁的叶片。
[0012]进一步的，两片所述除泥叶片环端部设有连接耳，两片除泥叶片环的连接耳相对且通过螺母和紧固螺栓拧紧固定。
[0013]进一步的，所述叶片与除泥叶片环呈倾斜角α布置，且45
°
≤α≤60
°
。
[0014]进一步的，所述活塞与岩心管内侧壁之间设有密封圈。
[0015]进一步的，所述取芯接头为一端开口、另一端封口的筒体结构，该筒体结构的开口端内侧壁设有用于与岩心管连接的内螺纹段，该筒体结构的内螺纹段与封口端之间留有一段用于放置堵塞的空间区域，筒体结构的封口端开设有水流通孔，该水流通孔外接水管。
[0016]与现有技术相比，本技术的有益效果：
[0017]本技术提供的这种防缩径取芯单管钻具通过在钻杆上设计保径除泥件，在起落钻杆过程中对孔壁进行切削，有效克服孔壁在孔隙水压力和地应力作用下，孔壁地层向孔内变形，造成缩径的现象，保证了钻具的正常起下放，提高了钻进效率和取芯率；同时设计取芯组件采用水力推动活塞取芯，避免了水流带走岩芯中胶结较差的细小颗粒，在一定程度上保证了土样的原状结构，有利于相对准确的获取土层物理力学参数。
[0018]以下将结合附图对本技术做进一步详细说明。
附图说明
[0019]图1是本技术防缩径取芯单管钻具中钻进组件的结构示意图；
[0020]图2是本技术防缩径取芯单管钻具中取芯组件的结构示意图；
[0021]图3是本技术防缩径取芯单管钻具中保径除泥件的结构示意图；
[0022]图4是本技术防缩径取芯单管钻具中保径除泥件的俯视图。
[0023]附图标记说明：1、钻头；2、岩心管；3、密封圈；4、活塞；5、岩心管接头；6、公接头；7、母接头；8、保径除泥件；9、钻杆；10、岩心；11、堵塞；12、取芯接头；13、水管；14、除泥叶片环；15、叶片；16、连接耳；17、紧固螺栓。
具体实施方式
[0024]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
[0025]在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0026]在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是抵触连接或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义；在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。
[0027]如图1和图2所示，本实施例提供了一种防缩径取芯单管钻具，包括钻进组件和取芯组件，所述钻进组件包括钻头1、岩心管2、钻杆接头、保径除泥件8和钻杆9，所述岩心管2一端连接钻头1，另一端通过钻杆接头连接钻杆9，所述岩心管2内部滑动安装有可沿岩心管2轴线移动的活塞4，所述保径除泥件8套接于所述钻杆9上；所述取芯组件包括岩心管2、取芯接头12和堵塞11，所述岩心管2通过取芯接头12外接水管13，所述堵塞11封堵岩心管2内部的活塞4。
[0028]采用本实施例的防缩径取芯单管钻具进行浅孔钻探时，先在地面将钻头1、岩心管
2、钻杆接头、保径除泥件8和钻杆9组装成钻进组件， 再将此钻进组件下入孔内，钻杆9外接钻机，钻机通过钻杆9带动保径除泥件8和钻头1回转，并不断向孔内延伸，同时岩心10进入岩心管2内部，实现取芯钻进；当孔壁发生较小程度的缩径时，由于保径除泥件8不停地回转切削，孔壁得到修整成圆，从而保证该钻进组件能顺利起下；随着岩心10不断进入岩心管2内部，推动岩心管2内部的活塞4上行，取芯钻进完成后，活塞4处于岩心管2上端位置。此时，将取芯钻进完成后的钻进组件提至地表，去掉装满岩心10的岩心管2两端的钻杆接头和钻头1，采用取芯组件的堵塞封堵活塞4的中心孔，同时采用取芯接头12替换钻杆接头位置与岩心管2连接，取芯接头12通过水管13连接到泥浆泵，在泥浆泵泵送的水力推动下，活塞4将岩芯10推出岩芯管2，至此完成取芯操作。
[0029]具体的，在本实施例中，如图1所示，所述钻杆接头包括依次螺纹连接的岩心管接头5、公接头6和母接头7，所述岩心管接头5端部与岩心管2螺纹连接，所述母接头7与钻杆9本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防缩径取芯单管钻具，其特征在于：包括钻进组件和取芯组件，所述钻进组件包括钻头、岩心管、钻杆接头、保径除泥件和钻杆，所述岩心管一端连接钻头，另一端通过钻杆接头连接钻杆，所述岩心管内部滑动安装有可沿岩心管轴线移动的活塞，所述保径除泥件套接于所述钻杆上；所述取芯组件包括岩心管、取芯接头和堵塞，所述岩心管通过取芯接头外接水管，所述堵塞封堵岩心管内部的活塞。2.如权利要求1所述的防缩径取芯单管钻具，其特征在于：所述钻杆接头包括依次螺纹连接的岩心管接头、公接头和母接头，所述岩心管接头端部与岩心管螺纹连接，所述母接头与钻杆螺纹连接。3.如权利要求2所述的防缩径取芯单管钻具，其特征在于：所述保径除泥件套接于钻杆和母接头组成的阶梯轴上。4.如权利要求1所述的防缩径取芯单管钻具，其特征在于：所述保径除泥件设有多个，沿钻杆的轴线方向间隔布置。5.如权利要求1所述的防缩径取芯单管钻具，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华吉，张占荣，李东黎，孙红林，李时亮，王亚飞，刘维，姚震桐，赵晋乾，江培兵，吕小宁，李炜，肖凡，
申请(专利权)人：中铁第四勘察设计院集团有限公司，
类型：新型
国别省市：