CN102996090A

CN102996090A - 定尺截取岩芯钻具

Info

Publication number: CN102996090A
Application number: CN 201110281910
Authority: CN
Inventors: 禹畅
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2013-03-27

Abstract

本发明公开了一种定尺截取岩芯钻具，属于钻探、成孔、制造圆型石柱领域。钻具键槽内芯螺纹与钻头上部螺纹连接；钻具上套螺纹与长芯管螺纹连接；钻进时等于增加一小段长芯管；在设定尺寸内提升，通过阻力、摩擦力、弹性力转换使内置刀头动作，对岩芯横向切割提取岩芯。钻具可做成独立部件，键槽内芯与上套花键联接，上套下平面与钻头上平面重合，传递钻进压力与扭力实施钻进。档圈、上套螺纹联接锁定纵向间隙，顶刀体在镶块内产生重合与角度转动，控制刀头横向切割深度。钻头上提，沉积砂石对钻头产生阻力，使花键滑动，镶块与顶刀体滑动，两重合斜面错位推动刀头横向切割岩芯，继续提升刀头折断岩芯提出地面。

Description

定尺截取岩芯钻具

技术领域：

本发明涉及一种定尺截取岩芯钻具，特别是一种用于在岩石地质条件下取芯钻探机具，属于钻探、成孔、制造圆型石柱领域。

背景技术：

地质勘探钻进的主要任务是获取真实准确的岩心样品，以便客观地评价所勘探的矿产资源储量情况；钻井成孔技术在于成孔直径、钻进速度、功率大小、材料消耗等直接与经济效益挂钩；随着建筑结构要求的提升，圆型石材需求越来越多，现有技术大量采用的是人工合成，传统工艺则是开采成为方条石后，再使用方求圆的原始方法生产。至今没有设备能够将不同要求、不同性质的工作融合起来。

发明内容：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种定尺截取岩芯钻具，该装置可以准确地截取岩石样品，保持完整性提供地质勘探分析；可以部分切割、降低功率要求、减少材料消耗，一次成型完成各种尺寸要求的深井施工；可以设定不同直径与长度，一次成型开采圆型石柱，减少贵重石材的损耗及降低生产成本。使一种钻具完成不同产业、不同领域、不同产品的工作要求。

实现本发明的技术方案是：一种可以设定不同长度与直径截取岩芯的钻具，钻具键槽内芯螺纹与钻头上部螺纹连接；钻具上套螺纹与长芯管螺纹连接；定尺截取岩芯钻具串联于钻头与长芯管之间，成为中间串联体，钻进时等于增加一段长芯管；在设定长度内提升，通过机械运动作用与摩擦阻力转换，固定于顶刀体上的刀头运动，对设定尺寸位置进行横向切割，切割形成后操作振动，使被切割体折断分离，从而顺利提取。

所述定尺截取岩芯钻具，可以做成单独的工作部件，其键槽内芯与上套采用花键联接，上套下平面与联接于键槽内芯螺纹上的钻头上平面重合，可以传递钻机钻进压力，由花键传递径向扭力，完成旋转钻进工作。

所述定尺截取岩芯钻具，其键槽内芯与上套花键联接，花键联接后，档圈螺纹与上套下螺纹联接，锁定花键活动间隙，使轴向上在设计范围内可以进行短距离运动，使顶刀体在镶块内按需要产生重合与角度转动，使固定于顶刀体上的刀头可以进行横向切割工作，横向切割深度由顶刀体下部的挡块与上套间隙控制。

所述定尺截取岩芯钻具，其键槽内芯与上套花键联接，镶块固定于上套内，刀轴穿过顶刀体轴孔、复位弹簧孔，固定于键槽内芯轴孔位，复位弹簧其弹性作用力使顶刀体与镶块贴合，档圈内孔压迫固定于键槽内芯上的O型密封圈，摩擦力与弹性力保持钻头下行时，定尺截取岩芯钻具为一段空心管状态。

所述定尺截取岩芯钻具，在完成要求的岩芯钻进深度后，钻头缓慢上提，由于钻头外径大于长芯管外径，钻头内径小于长芯管内径，沉积砂石对钻头提升产生阻力，克服O型密封圈、复位弹簧的摩擦阻力与弹性力，使上套花键与键槽内芯花键滑行分离，固定于上套内的镶块与固定于键槽内芯上的顶刀体分离，镶块与顶刀体的重合斜面滑行，推动刀头向心位移而横向切割岩芯至设计深度，停止钻机旋转，启动钻杆振动使刀头从侧面摇晃折断岩芯，再次提升钻杆，将整体岩芯提出地面。

本发明的优点是：提供一种定尺截取岩芯钻具，该装置可以准确地截取岩石样品，保持完整性提供地质勘探分析；可以部分切割、降低驱动功率及减少材料消耗，一次成型完成各种尺寸要求的深井施工；可以按需要的直径与长度，一次成型开采圆型石柱，减少贵重石材的损耗及降低生产成本。使一种钻具完成不同产业、不同领域、不同产品的工作要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的钻进状态剖示图。

图2为本发明的断石状态剖示图。

图中：1、键槽内芯螺纹，2、键槽内芯，3、档圈，4、密封圈，5、镶块，6、顶刀体，7、刀轴，8、复位弹簧，9、刀头，10、上套，11、上套螺纹，12、档块。

具体实施方式：

如图1所示的定尺截取岩芯钻具，钻具键槽内芯螺纹1的下部与钻头上部螺纹连接，上套螺纹11的上部与长芯管螺纹的下部连接，即定尺截取岩芯钻具为一个单独部件串联于长芯管与钻头之间。

顶刀体6上部焊接刀头9，下部装入复位弹簧8，刀轴7穿过顶刀体6、复位弹簧8的孔，固定装配于键槽内芯2轴孔位置，O形密封圈套入键槽内芯2上密封圈4位置。

上套10中间固定装配有镶块5，上套10与键槽内芯2通过花键滑动装配，顶刀体6滑动装入镶块5内槽中，档圈3内圈压入O形密封圈外侧，档圈3外侧螺纹与上套10下部螺纹连接，定尺截取岩芯钻具装配成为独立部件，通过花键传递扭矩力，同时通过花键滑动配合，在档圈3的阻挡下进行设定的轴向间隙运动。

在使用图1所示的定尺截取岩芯钻具进行取芯钻进时，由于定尺截取岩芯钻具是串联于钻头与长芯管之间，装配在键槽内芯2上密封圈4位置的O形密封圈与档圈3之间的摩擦阻力，复位弹簧8的弹性压力，刀头9焊接在顶刀体6上部，顶刀体6与镶块5两斜面同位，刀头9因此收缩于镶块5槽内，定尺截取岩芯钻具整体为一个空心管状态，钻机启动传递的旋转扭力由上套10与键槽内芯2通过花键滑动装配传递至钻头，钻机进给压力由上套10下平面与钻头上平面贴合传递至钻头，部分岩石被钻头切削成为粉未，而小于钻头内径的岩芯进入长芯管内，成为一根圆型石柱进入长芯管内。

在使用图2所示的定尺截取岩芯钻具进行取芯时，钻机旋转缓慢提升，因为钻头外径大于长芯管外径，钻头内径小于长芯管内径，长芯管内外的沙石粉未沉积，对钻头产生阻力，与钻头螺纹连接的键槽内芯2同时受阻，沙石粉未阻力克服O形密封圈的摩擦阻力与复位弹簧的弹性力，长芯管螺纹连接的上套10缓慢提升，花键联接间产生滑动，上套10下平面与钻头上平面分离，固定于上套10内的镶块5同样与固定于键槽内芯2中间的顶刀体6滑动，镶块5与顶刀体6两斜面错位形成推动，镶块5因固定于上套10内部无法移动，迫使顶刀体6绕刀轴7旋转运动，焊接于顶刀体6上的刀头9切入长芯管内的石柱，对石柱横向切割，当顶刀体6下部的档块12转动至碰住上套10内壁，横向切割深度停止，这时停止钻机旋转运动，启动钻机振动，通过钻杆将振动力传递至刀头9，作用于石柱被横向切割产生槽内将石柱折断，提升中由于刀头9切入石柱，顶刀体6下部的档块12又碰住上套10内壁受阻挡，刀头9一直顶住折断石柱下部，石柱在长芯管内同时提升。档圈3阻挡上套10与键槽内芯2花键继续滑动，直至将石柱与钻头提升至地面。完成勘探取样、打井成孔、石柱切割等工作。

Claims

1.一种定尺截取岩芯钻具，钻具键槽内芯螺纹1的下部与钻头上部螺纹连接，上套螺纹11的上部与长芯管螺纹的下部连接，刀头9焊接于顶刀体6上部，下部装入复位弹簧8，刀轴7穿过顶刀体6、复位弹簧8的孔，固定装配于键槽内芯2轴孔位置，O形密封圈套入键槽内芯2密封圈4位置，上套10中间固定装配镶块5，上套10与键槽内芯2通过花键滑动装配，顶刀体6滑动装入镶块5内槽中，档圈3内圈压入O形密封圈外侧，档圈3外侧螺纹与上套10下部螺纹连接，定尺截取岩芯钻具装配为独立部件，通过花键传递扭矩力，通过上套10下平面与钻头上平面传递钻进进给压力，同时通过花键滑动配合，在档圈3装配位置设定的轴向间隙内动作。

2.根据权利要求1所述定尺截取岩芯钻具，其特征是：钻具键槽内芯螺纹1的下部与钻头上部连接，上套螺纹11的上部与长芯管螺纹的下部连接，使定尺截取岩芯钻具可以制作成为独立部件，在现有技术上拓展应用。

3.根据权利要求1所述定尺截取岩芯钻具，其特征是：刀头9焊接于顶刀体6上部，下部装入复位弹簧8，刀轴7穿过顶刀体6、复位弹簧8的孔，固定装配于键槽内芯2轴孔位置，上套10中间固定装配镶块5，上套10与键槽内芯2通过花键滑动装配，顶刀体6滑动装入镶块5内槽中，顶刀体6与镶块5两斜面同位，刀头9因此收缩于镶块5槽内，定尺截取岩芯钻具整体为一个空心管状态，随着钻头受钻机旋转扭力与钻机进给压力作用，部分岩石被钻头切削成为粉未，而小于钻头内径的岩芯进入长芯管内成为圆型石柱。

4.根据权利要求1所述定尺截取岩芯钻具，其特征是：定尺截取岩芯钻具进行取芯时，钻机旋转缓慢提升，长芯管内外的沙石粉未沉积，对钻头提升产生阻力，与钻头螺纹连接的键槽内芯2同时受阻，而与长芯管螺纹连接的上套10则被提升，花键联接间产生滑动，固定于上套10内的镶块5与固定于键槽内芯2中间的顶刀体6滑动，镶块5与顶刀体6两斜面错位形成推动，镶块5因固定于上套10内部无法移动，迫使顶刀体6绕刀轴7旋转运动，固定于顶刀体6上的刀头9切入长芯管内的石柱，对石柱横向切割，当顶刀体6下部的档块12转动至碰住上套10内壁，横向切割深度停止，这时停止钻机旋转运动，振动提升钻杆将石柱折断，刀头9顶住折断石柱下部，石柱随长芯管提升，直至地面。

5.根据权利要求1所述定尺截取岩芯钻具，其特征是：上套10底平面与钻头上平面重合传递钻机进给压力至钻头，上套10键槽与键槽内芯2花键啮合，传递钻机旋转扭力至钻头。

6.根据权利要求1所述定尺截取岩芯钻具，其特征是：密封圈4位置上的O形密封圈外侧与档圈3内侧密合，密封圈摩擦力控制钻具重复钻取岩芯过程，使下行运动中上套10底平面与钻头上平面相抵，同时可防止泥沙进入装置内影响机构动作。

7.根据权利要求1所述定尺截取岩芯钻具，其特征是：复位弹簧8弹性压迫顶刀体6于镶块5槽内，使下行及钻进运动中刀头不能接触切割岩芯。

8.根据权利要求1所述定尺截取岩芯钻具，其特征是：档圈3安装于上套10与键槽内芯2之间，与上套10螺纹联接，与安装于键槽内芯2上的O形密封圈密合增加摩擦阻力，同时在设定的范围内控制上套10与键槽内芯2的花键不能脱离。