CN104481439A - 一种绳索取芯钻具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绳索取芯钻具，包括内管总成和外管总成，堵塞报信机构包括拉杆和固定在拉杆上的报警胶圈，所述报警胶圈下端设有套接在拉杆上的锥形衬垫和滑套，所述锥形衬垫包括上端与报警胶圈配合挤压的环形挤压部和设置在下端保护滑套的锥部；所述滑套上端与锥形衬垫通过轴承转动连接；所述拉杆下部设有卡块，所述卡块与滑套之间卡接有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧套接在拉杆上，所述缓冲弹簧外设有缓冲弹簧套；所述缓冲弹簧套下端与内管连接。通过将钻具的堵塞报信机构简化，大大的简化了钻具结构，使得钻具维护方便、使用可靠、实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种绳索取芯钻具。
背景技术
目前国内经常使用的绳索取芯钻具，最大外径为S95的绳索取芯钻具，外径大于此的就是国外的PQ钻具（最大外径为φ122），在95与122之间缺少一种过渡性的钻具，这种钻具既能够弥补S95钻具口径过小，又能够弥补PQ钻具所需动力过大的缺陷，为水井钻进和煤层气的开采提供方便；同时S95的绳索取芯钻具堵塞报信机构结构较为复杂，维护不便，不利于提高钻探效率和质量。现有技术急需一种结构简单、维护方便、使用可靠、实用性强的绳索取芯钻具。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种结构简单、维护方便、使用可靠、实用性强的绳索取芯钻具。
为实现上述目的，本发明的技术方案是提供了一种绳索取芯钻具，包括内管总成和外管总成，所述外管总成包括弹卡当头、弹卡室、座环、扩孔器、外管和钻头；所述内管总成包括捞矛头、回收管、弹卡钳、悬挂杯、内管调节机构、到位报信机构和堵塞报信机构，所述堵塞报信机构包括拉杆和固定在拉杆上的报警胶圈，所述报警胶圈下端设有套接在拉杆上的锥形衬垫和滑套，所述锥形衬垫包括上端与报警胶圈配合挤压的环形挤压部和设置在下端保护滑套的锥部；所述滑套上端与锥形衬垫通过轴承转动连接；所述拉杆下部设有卡块，所述卡块与滑套之间卡接有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧套接在拉杆上，所述缓冲弹簧外设有缓冲弹簧套；所述缓冲弹簧套下端与内管连接。通过将钻具的堵塞报信机构简化，大大的简化了钻具结构，使得钻具维护方便、使用可靠、实用性强；将金刚石钻头的外径尺寸设计于98mm到120mm之间，可以弥补S95钻具口径过小，又能够弥补PQ钻具所需动力过大的缺陷，为水井钻进和煤层气的开采提供方便。
作为优选地，所述缓冲弹簧与滑套之间设有扶正轴承，所述扶正轴承内端与拉杆接触外部与弹簧套接触。这样的设计保证滑套和内管与整儿钻具的同心度，防止滑套摆动。
作为优选地，所述报警胶圈上端通过胶圈固定套套接于拉杆上；所述胶圈固定套上端设有限制胶圈固定套上行的限位块；报警胶圈为聚氨酯材质。这样的设计有利于报警胶圈在受到锥形衬垫时变形，将水路堵塞。
作为优选地，所述滑套上设有直通式压柱油杯，所述滑套内的拉杆上设有油路槽。这样的设计便于轴承润滑。
作为优选地，所述拉杆下端设有连接轴，所述连接轴下端设有连接轴容纳槽，所述连接轴容纳槽底部设有与连接轴底端配合接触的弹性部件，所述连接轴容纳槽内壁上设有与连接轴配合转动的铜套；所述连接轴底端与弹性部件之间设有挤压间隙。这样的设计便于内管相对于拉杆上行时连接轴与接轴容纳槽配合；挤压间隙高度设计为锥形衬垫上行挤压报警胶圈的上行高度，保证此高度能使得报警胶圈变形将水路堵塞；弹性部件为弹性圆柱销，缓冲连接轴容纳槽底部与连接轴接触时的震动。
作为优选地，所述弹性部件下端设有与内管连通的钢球槽，所述钢球槽开口向上，所述钢球槽底部设有防水排气孔，所述防水排气孔内设有钢球，钢球光滑表面与防水排气孔上表面配合形成密闭面。这样的结构避免水或者泥浆通过防水排气孔进入内管污染芯体；同时可以在内管取芯过程中逐步将内管中的空气排空。
作为优选地，所述外管下端和中部分别连接有扩孔器。这样的设计利于外管钻进，减小外管与钻孔内壁的摩擦。
作为优选地，所述捞矛头与回收管之间铰接。这样的设计利于回收。
作为优选地，所述钻头为金刚石钻头，所述金刚石钻头的外径为114mm，内径为80mm；外管外径为112mm，内径为98mm；内管外径为89mm，内径为83mm；钻杆外径为110mm，内径为98 mm。这样的设计是对钻具尺寸的优选，这是一种介于S95（HWL）与S120（PWL）之间的钻具，这种钻具既能够弥补S95钻具口径过小，又能够弥补PQ钻具所需动力过大的缺陷，为水井钻进和煤层气的开采提供方便。
作为优选地，外管通过接头与钻杆连接，所述接头外径为112mm，内径为98mm，连接螺纹为1:22锥螺纹，螺纹深度为1mm。这样的结构提高连接强度，有利于提高钻进深度。
本发明的优点和有益效果在于：通过将钻具的堵塞报信机构简化，大大的简化了钻具结构，使得钻具维护方便、使用可靠、实用性强；将金刚石钻头的外径尺寸设计于98mm到120mm之间，可以弥补S95钻具口径过小，又能够弥补PQ钻具所需动力过大的缺陷，为水井钻进和煤层气的开采提供方便。
附图说明
图1为本发明上部分结构示意图；
图2为本发明下部分结构示意图。
图中：1、弹卡当头；2、捞矛头；10、回收管；11、拉杆；13、弹卡钳；15、弹卡室； 20、悬挂杯；21、座环；22、限位块；24、阀堵； 26、连接轴容纳槽；27、调节螺母；28、胶圈固定套； 29、报警胶圈；30、锥形衬垫；31、直通式压柱油杯；32、滑套；33、扶正轴承；34、缓冲弹簧；35、缓冲弹簧套；37、卡块；38、连接轴；39、铜套；40、弹性圆柱销；41、弹球槽；42、钢球；43、外管；44、内管；45、扩孔器；46、扶正环；47、挡环；48、卡簧； 49、卡簧座；50、钻头；51、轴承； 53、挤压间隙；54、防水排气孔；55、阀体；56、油路槽；57、阀体弹簧；58、冲洗液通道。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1-图2所示，一种绳索取芯钻具，包括内管总成和外管总成，所述外管总成包括弹卡当头1、弹卡室15、座环21、扩孔器45、外管43和钻头50；所述内管总成包括捞矛头2、回收管10、弹卡钳13、悬挂杯20、内管44调节机构、到位报信机构和堵塞报信机构，所述堵塞报信机构包括拉杆11和固定在拉杆11上的报警胶圈29，所述报警胶圈29下端设有套接在拉杆11上的锥形衬垫30和滑套32，所述锥形衬垫30包括上端与报警胶圈29配合挤压的环形挤压部和设置在下端保护滑套32的锥部；所述滑套32上端与锥形衬垫30通过轴承51转动连接；所述拉杆11下部设有卡块37，所述卡块37与滑套32之间卡接有缓冲弹簧34，所述缓冲弹簧套35接在拉杆11上，所述缓冲弹簧34外设有缓冲弹簧套35；所述缓冲弹簧套35下端与内管44连接；钻头50的外直径尺寸在98mm到120mm之间，钻具的其他部件尺寸与钻头50尺寸适配。
所述缓冲弹簧34与滑套32之间设有扶正轴承33，所述扶正轴承33内端与拉杆11接触外部与弹簧套接触。
所述报警胶圈29上端通过胶圈固定套28套接于拉杆11上；所述胶圈固定套28上端设有限制胶圈固定套28上行的限位块22；报警胶圈为聚氨酯材质。
所述滑套32上设有直通式压柱油杯31，所述滑套32内的拉杆11上设有油路槽56。
所述拉杆11下端设有连接轴38，所述连接轴38下端设有连接轴容纳槽26，所述连接轴容纳槽26底部设有与连接轴38底端配合接触的弹性部件，所述弹性部件为弹性圆柱销40；所述连接轴容纳槽26内壁上设有与连接轴38配合转动的铜套39；所述连接轴38底端与弹性部件之间设有挤压间隙53。
所述弹性部件下端设有与内管44连通的钢球42槽，所述钢球42槽开口向上，所述钢球42槽底部设有防水排气孔54，所述防水排气孔54内设有钢球42，钢球42光滑表面与防水排气孔54上表面配合形成密闭面。
所述外管43下端和中部分别连接有扩孔器45。
所述捞矛头2与回收管10之间铰接。
所述钻头50为金刚石钻头50，所述金刚石钻头50的外径为114mm，内径为80mm；外管43外径为112mm，内径为98mm；内管44外径为89mm，内径为83mm；钻杆外径为110mm，内径为98 mm。
外管43通过接头与钻杆连接，所述接头外径为112mm，内径为98mm，连接螺纹为1:22锥螺纹，螺纹深度为1mm。
钻具在使用时，将外管总成放下至钻进位置，然后再将内管总成放入外管43内，当悬挂杯20与座环21配合悬挂时（挂杯与座环21组成悬挂机构），内管44总成下端的卡簧座49与钻头50内台阶之间保持2-4mm的间隙，防止损坏卡簧座49与钻头50，保证内管44的单动性能；拉杆11的上端通过调节螺母27与到位报信机构下端的阀体55连接；通过旋转调节螺母27可以调节卡簧座49与钻头50之间的间隙距离；内管44调节机构包括调节螺母27、拉杆11和阀体55。
挂杯与座环21配合悬挂的同时，弹卡钳13张开与弹卡室15配合卡紧；弹卡钳13贴在弹卡室15内壁上，这时弹卡钳13上端有弹卡挡头，可以防止内管44向上窜动，外有弹卡室15，可以限制弹卡钳13进一步张开，在钻进时借助弹卡挡头上的拨叉，带动弹卡钳13，使内管44总成部分随钻杆一起转动，以免相对运动造成弹卡钳13的磨损；轴承51下端的滑套32、弹簧套和内管44单动，不随钻杆转动，，外管43底部还设有扶正环46与内管44配合，防止内管44晃动，提高内管44单动稳定性能；
悬挂杯20与座环21配合悬挂后，冲洗液的通路被阻，迫使冲洗液改变流向，并克服阀门弹簧的使得阀堵24向下运行，使得洗液通道打开，于此同时，底面压力表上的压力会明显上升，泵压变化为5-10个大气压。这时表示内管44总成已经到达钻进位置，可以开始扫空钻进；到位报信机构包括阀体55、阀堵24、阀体弹簧57和冲洗液通道58。
当钻杆到一定的位置时，岩心充满内管44，岩心上端对内管44施加向上的推力，内管44带动滑套32向上运行，滑套32带动锥形衬垫30向上运行，锥形衬垫30挤压报警胶圈29并使之变形，压报警胶圈29变形后与外管43紧密接触将阀门下方的通水孔堵塞，造成泵压升高，起到堵塞报警作用，又可以防止烧钻事故，此时可以使用打捞器，打捞岩芯；
打捞器与捞矛头2配合卡接后，向上运行，当岩芯硬度较大时，内管44底部卡簧座49上的卡簧48在挡环47的束缚下收缩，将岩芯抱紧并将其拔断；通过绳索将内管44总成提升至地面，由于内管44总成长度较长，重量较大，避免捞矛头2与回收管10之间连连接部受力太大而受损，将捞矛头2与回收管10之间设置为铰接。
优选金刚石钻头50的外径为114mm，内径为80mm；外管43外径为112mm，内径为98mm；内管44外径为89mm，内径为83mm；钻杆外径为110mm，内径为98 mm；接头外径为112mm，内径为98mm，连接螺纹为1:22锥螺纹，螺纹深度为1mm，定义以上组件为S144。S144是一种介于S95（HWL）与S120（PWL）之间的钻具，这种钻具既能够弥补S95钻具口径过小，又能够弥补PQ钻具所需动力过大的缺陷，为水井钻进和煤层气的开采提供方便。
由于采用了全新的加工工艺，钻杆螺纹的抗扭强度可达32000N/M，钻进深度可达1500米，岩心采取率96%，同时由于S144的钻杆内径为φ98，在钻到适当深度时，可用作S95（或HQ）的套管作用，使S95（HQ）的钻进深度大幅提高。由于S114钻具的内管44总成与HQ内管44总成的结构有通用部分，因此有部分内管44总成零件可与HQ互换。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种绳索取芯钻具，包括内管总成和外管总成，所述外管总成包括弹卡当头、弹卡室、座环、扩孔器、外管和钻头；所述内管总成包括捞矛头、回收管、弹卡钳、悬挂杯、内管调节机构、到位报信机构和堵塞报信机构，其特征在于：所述堵塞报信机构包括拉杆和固定在拉杆上的报警胶圈，所述报警胶圈下端设有套接在拉杆上的锥形衬垫和滑套，所述锥形衬垫包括上端与报警胶圈配合挤压的环形挤压部和设置在下端保护滑套的锥部；所述滑套上端与锥形衬垫通过轴承转动连接；所述拉杆下部设有卡块，所述卡块与滑套之间卡接有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧套接在拉杆上，所述缓冲弹簧外设有缓冲弹簧套；所述缓冲弹簧套下端与内管连接；钻头的外直径尺寸在98mm到120mm之间，钻具的其他部件尺寸与钻头尺寸适配。
2. 如权利要求1所述的绳索取芯钻具，其特征在于：所述缓冲弹簧与滑套之间设有扶正轴承，所述扶正轴承内端与拉杆接触外部与弹簧套接触。
3.如权利要求2所述的绳索取芯钻具，其特征在于：所述报警胶圈上端通过胶圈固定套套接于拉杆上；所述胶圈固定套上端设有限制胶圈固定套上行的限位块；报警胶圈为聚氨酯材质。
4.如权利要求3所述的绳索取芯钻具，其特征在于：所述滑套上设有直通式压柱油杯，所述滑套内的拉杆上设有油路槽。
5.如权利要求4所述的绳索取芯钻具，其特征在于：所述拉杆下端设有连接轴，所述连接轴下端设有连接轴容纳槽，所述连接轴容纳槽底部设有与连接轴底端配合接触的弹性部件，所述连接轴容纳槽内壁上设有与连接轴配合转动的铜套；所述连接轴底端与弹性部件之间设有挤压间隙。
6.如权利要求5所述的绳索取芯钻具，其特征在于：所述弹性部件下端设有与内管连通的钢球槽，所述钢球槽开口向上，所述钢球槽底部设有防水排气孔，所述防水排气孔内设有钢球，钢球光滑表面与防水排气孔上表面配合形成密闭面。
7.如权利要求6所述的绳索取芯钻具，其特征在于：所述外管下端和中部分别连接有扩孔器。
8.如权利要求7所述的绳索取芯钻具，其特征在于：所述捞矛头与回收管之间铰接。
9.如权利要求8所述的绳索取芯钻具，其特征在于：所述钻头为金刚石钻头，所述金刚石钻头的外径为114mm，内径为80mm；外管外径为112mm，内径为98mm；内管外径为89mm，内径为83mm；钻杆外径为110mm，内径为98 mm。
10.如权利要求9所述的绳索取芯钻具，其特征在于：外管通过接头与钻杆连接，所述接头外径为112mm，内径为98mm，连接螺纹为1:22锥螺纹，螺纹深度为1mm。
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