CN108360993B - 一种勘探绳索取芯钻具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种勘探绳索取芯钻具，包括外管总成和与外管总成配合使用的内管总成，所述外管总成包括弹卡挡头、弹卡室、座环、外管和钻头；所述内管总成包括与弹卡挡头配合的捞矛头、弹卡架、与弹卡室配合卡接的弹卡钳、回收管、与座环配合悬挂的悬挂环、芯轴、和内管。本发明可以结构简单，维护起来十分方便，并且设计长度更短，零件数目大幅度减少，减少了钻具成本，并且因为长度更短，过弯的曲率半径减少，上下钻具时更加方便，同时减少了卡管的现象，克服了上顶滑移现象。
Description
技术领域
本发明涉及钻具的技术领域，尤其涉及一种勘探绳索取芯钻具。
背景技术
绳索取芯钻进是一种先进的岩芯钻探工艺，它采用大直径的钻杆，在钻具里面套装一根取芯管，在钻进过程中，岩芯缓慢地装在取芯管内，当回次进尺终了，岩芯装满取芯管时，采用带绳索的打捞器，从钻杆中把取芯管提出，提取岩芯后，又从钻杆中把取芯管放到孔底，继续钻进。绳索取芯与普通钻进取芯相比，具有控制钻孔偏斜度、提高钻进效率、降低工程成本、提高岩芯采取率、减少孔内事故等优点；尤其在钻穿复杂地层方面，有着其他施工技术无可比拟的优点，因而被广泛应用。
然而现有技术中的勘探绳索取芯钻具，以常用的S95绳索钻具为例，其尺寸长度往往过长并且结构复杂，这就导致了维护起来十分不方便，零件过多导致了成本升高，并且过弯的曲率半径大，上下钻具十分的不方便，卡管的现象也十分多。
因此，有必要提供一种全新的勘探绳索取芯钻具，解决上述现有技术中存在的缺陷。
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，长度较短，不易卡管的勘探绳索取芯钻具。
为实现上述目的，本发明的技术方案是提供了一种勘探绳索取芯钻具，包括外管总成和与外管总成配合使用的内管总成，所述外管总成包括弹卡挡头(1)、弹卡室(35)、座环(10)、外管(19)和钻头(26)；所述内管总成包括与弹卡挡头(1)配合的捞矛头(2)、弹卡架(33)、与弹卡室(35)配合卡接的弹卡钳(4)、回收管(34)、与座环(10)配合悬挂的悬挂环(9)、芯轴(16)、和内管(20)；
所述捞矛头(2)与弹卡架(33)连接；所述弹卡钳(4)远离捞矛头(2)一端与弹卡架(33)通过销轴可活动连接；所述弹卡架(33)外套设有回收管(34)；所述芯轴(16)上端与弹卡架(33)连接；所述芯轴(16)由上至下的方向上依次套置有挡圈(12)、截流阀(13)、后挡圈(14)、轴承座(30)、缓冲垫(15)，所述轴承座(30)内设有推力球轴承(29)，所述挡圈(12)、截流阀(13)、后挡圈(14)、推力球轴承(29)承重在缓冲垫(15)上，所述缓冲垫(15)固定于芯轴(16)底端；所述轴承座(30)下端与内管接头(28)连接，所述内管接头(28)与内管(20)连接；所述内管(20)顶部设有排水通道，所述内管(20)底部设有卡簧。
通过这样的设计，将现有S95钻具的复杂机构进行简化，不仅结果简单，维护起来也十分方便，并且长度也短，使用起来十分方便，使用零件从原来的60个零件改成了一半左右的零件数量，总长也从原来的1440缩短到628，长度短了，过弯的曲率半径就小了，上下钻具(内管总成)就方便多了，同时卡管的现象就少了。
作为优选的，所述弹卡钳(4)由成对的卡片(41)组成，成对的卡片(41)通过销轴安装在弹卡架(33)上；所述捞矛头(2)底部设置有弹卡钳锁销(62)，所述弹卡钳锁销(62)与两个卡片(41)上端之间的空间配合***或者抽出。彻底的防止在钻进的过程中，弹卡钳在底部向上的压力作用下回缩而上顶滑移。
作为优选的，所述弹卡架(33)从上至下依次包括捞矛头滑动段(50)、弹卡钳安装段(52)、回收管限位凸台(54)和芯轴连接段(55)；所述捞矛头滑动段(50)上开设有沿上下方向开设的捞矛头滑孔(51)，所述捞矛头(2)上下滑动连接在捞矛头滑动段(50)内，所述捞矛头(2)上连接有捞矛头圆柱销(61)，所述捞矛头圆柱销(61)两端与捞矛头滑孔(51)配合上下滑动，且通过捞矛头滑孔(51)的上下内缘限位；
所述弹卡钳安装段(52)上设置有与弹卡钳连接的弹卡钳安装孔(53)，所述弹卡钳由两个卡片(41)组成，两个卡片(41)下部转动连接于弹卡钳圆柱销(64)，弹卡钳圆柱销(64)两端与弹卡钳安装孔(53)连接，两个卡片(41)之间卡接有弹卡钳内张簧(63)，所述弹卡钳内张簧(63)压缩于两卡片(41)之间且迫使两个卡片(41)向外张开；弹卡钳安装段(52)侧壁两侧开设有内弹卡片过孔(58)，所述内弹卡片过孔(58)位于弹卡钳安装孔(53)上方，且弹卡钳(4)张开和缩回的过程中，卡片(41)上部从内弹卡片过孔(58)伸出和缩回，所述卡片(41)所在的平面与弹卡钳安装孔(53)的轴向垂直。
这样的设计，使得弹卡钳在下落至配合位置时，可以通过钳内张簧(63)自动张开与弹卡室(35)配合卡接。
作为优选的，所述弹卡架(33)外部还滑动套接有回收管(34)，所述回收管(34)包括回收管管体(56)；所述回收管管体(56)中部两侧设置有外弹卡片过孔(57)，位置与内弹卡片过孔(58)适配；所述回收管管体(56)上部还开设有捞矛头圆柱销连接孔(59)，所述捞矛头圆柱销(61)两端穿过捞矛头滑孔(51)后与捞矛头圆柱销连接孔(59)连接；所述捞矛头(2)上下滑动时通过捞矛头圆柱销(61)的带动使得弹卡架(33)同步上下运行；所述外弹卡片过孔(57)的下边缘设置有与卡片(41)外边缘配合的弹卡钳回缩斜推面(60)。这样的设计，利于取芯时通过回收管(34)将弹卡钳(4)回缩，顺利回收。
作为优选的，两个卡片(41)之间的张开角度为83°，回缩角度为80°较小的角度变化，可以进一步的缩短内管的长度。
作为优选的，在内管(20)内还设有由上至下分别设有上卡簧座(23)、下卡簧座(25)，所述上卡簧座(23)上方安装有上拦簧(21)，所述下卡簧座(25)上方安装有下拦簧(24)。这样的设计可以通过上卡簧座(23)、下卡簧座(25)，内的卡簧紧紧的将岩芯抱紧，并在提升力的作用下，将岩芯拔断。上拦簧21和下拦簧24可以避免进入内管的岩芯(特别是比较松散的岩芯)在起拔后从作业处运行至底面过程中从内管中脱落滑出。
作为优选的，在外管(19)的上部和下部分别设有上扩孔器(32)、下扩孔器(27)；所述内管(30)下部套置有扶正环(22)，扶正环(22)外表面与外管(19)接触。这样的设计保证扩孔效果和扶正效果。
作为优选的，所述弹卡架(33)与挡圈(12)之间还设有限位螺钉(11)；所述后挡圈(14)和推力球轴承(29)之间还设有密封毛毡(31)。这样的设计便于调节内管(20)在芯轴(16)上的高度位置。密封毛毡(31)可以避免推力球轴承(29)内进入水分。
作为优选的，所述内管(20)顶部设有的排水通道内设置有避免水从排水通道进入内管(20)的钢球(17)。这样的设计利于内管内的水分，通过顶开钢球(17)而从排水通道排出。
作为优选的，所述钻具总长度为628cm。这样的设计是对方案的进一步优化。
本发明的优点和有益效果在于：通过这样的设计，将现有S95钻具的复杂机构进行简化，不仅结果简单，维护起来也十分方便，并且长度也短，使用起来十分方便，使用零件从原来的60个零件改成了一半左右的零件数量，总长也从原来的1440缩短到628，长度短了，过弯的曲率半径就小了，上下钻具(内管总成)就方便多了，同时卡管的现象就少了。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明实施例2的弹卡钳4张开的示意图；
图3为本发明实施例2的弹卡钳4闭合的示意图；
图4为本发明实施例2的弹卡架33的剖视图(与图1和图2视角相同)；
图5为本发明实施例2的弹卡架33剖视图(图4旋转90度后的视角)；
图6为本发明实施例2的回收管34结构示意图；
图7为图6中的A-A向剖视图。
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7所示，一种勘探绳索取芯钻具，包括外管总成和与外管总成配合使用的内管总成，所述外管总成包括弹卡挡头1、弹卡室35、座环10、外管19和钻头26；所述内管总成包括与弹卡挡头1配合的捞矛头2、弹卡架33、与弹卡室35配合卡接的弹卡钳4、回收管34、与座环10配合悬挂的悬挂环9、芯轴16、和内管20；
所述捞矛头2与弹卡架33连接；所述弹卡钳4远离捞矛头2一端与弹卡架33通过销轴可活动连接；所述弹卡架33外套设有回收管34；所述芯轴16上端与弹卡架33连接；所述芯轴16由上至下的方向上依次套置有挡圈12、截流阀13、后挡圈14、轴承座30、缓冲垫15，所述轴承座30内设有推力球轴承29，所述挡圈12、截流阀13、后挡圈14、推力球轴承29承重在缓冲垫15上，所述缓冲垫15固定于芯轴16底端；所述轴承座30下端与内管接头28连接，所述内管接头28与内管20连接；所述内管20顶部设有排水通道，所述内管20底部设有卡簧。
所述弹卡钳4由成对的卡片41组成，成对的卡片41通过销轴安装在弹卡架33上；所述捞矛头2底部设置有弹卡钳锁销62，所述弹卡钳锁销62与两个卡片41上端之间的空间配合***或者抽出。
所述弹卡架33从上至下依次包括捞矛头滑动段50、弹卡钳安装段52、回收管限位凸台54和芯轴连接段55；所述捞矛头滑动段50上开设有沿上下方向开设的捞矛头滑孔51，所述捞矛头2上下滑动连接在捞矛头滑动段50内，所述捞矛头2上连接有捞矛头圆柱销61，所述捞矛头圆柱销61两端与捞矛头滑孔51配合上下滑动，且通过捞矛头滑孔51的上下内缘限位；
所述弹卡钳安装段52上设置有与弹卡钳连接的弹卡钳安装孔53，所述弹卡钳由两个卡片41组成，两个卡片41下部转动连接于弹卡钳圆柱销64，弹卡钳圆柱销64两端与弹卡钳安装孔53连接，两个卡片41之间卡接有弹卡钳内张簧63，所述弹卡钳内张簧63压缩于两卡片41之间且迫使两个卡片41向外张开；弹卡钳安装段52侧壁两侧开设有内弹卡片过孔58，所述内弹卡片过孔58位于弹卡钳安装孔53上方，且弹卡钳4张开和缩回的过程中，卡片41上部从内弹卡片过孔58伸出和缩回，所述卡片41所在的平面与弹卡钳安装孔53的轴向垂直。
所述弹卡架33外部还滑动套接有回收管34，所述回收管34包括回收管管体56；所述回收管管体56中部两侧设置有外弹卡片过孔57，位置与内弹卡片过孔58适配；所述回收管管体56上部还开设有捞矛头圆柱销连接孔59，所述捞矛头圆柱销61两端穿过捞矛头滑孔51后与捞矛头圆柱销连接孔59连接；所述捞矛头2上下滑动时通过捞矛头圆柱销61的带动使得弹卡架33同步上下运行；所述外弹卡片过孔57的下边缘设置有与卡片41外边缘配合的弹卡钳回缩斜推面60。
两个卡片41之间的张开角度为83°，回缩角度为80°。
在内管20内还设有由上至下分别设有上卡簧座23、下卡簧座25，所述上卡簧座23上方安装有上拦簧21，所述下卡簧座25上方安装有下拦簧24。
在外管19的上部和下部分别设有上扩孔器32、下扩孔器27；所述内管30下部套置有扶正环22，扶正环22外表面与外管19接触。
所述弹卡架33与挡圈12之间还设有限位螺钉11；所述后挡圈14和推力球轴承29之间还设有密封毛毡31；。
所述内管20顶部设有的排水通道内设置有避免水从排水通道进入内管20的钢球17。
所述钻具总长度为628cm。
实施例1
一种勘探绳索取芯钻具，其特征在于：包括外管总成和与外管总成配合使用的内管总成，所述外管总成包括弹卡挡头1、弹卡室35、座环10、外管19和钻头26；所述内管总成包括与弹卡挡头1配合的捞矛头2、弹卡架33、与弹卡室35配合卡接的弹卡钳4、回收管34、与座环10配合悬挂的悬挂环9、芯轴16、和内管20；
所述捞矛头2与弹卡架33连接；所述弹卡钳4远离捞矛头2一端与弹卡架33通过销轴可活动连接；所述弹卡架33外套设有回收管34；所述芯轴16上端与弹卡架33连接；所述芯轴16由上至下的方向上依次套置有挡圈12、截流阀13、后挡圈14、轴承座30、缓冲垫15，所述轴承座30内设有推力球轴承29，所述挡圈12、截流阀13、后挡圈14、推力球轴承29承重在缓冲垫15上，所述缓冲垫15固定于芯轴16底端；所述轴承座30下端与内管接头28连接，所述内管接头28与内管20连接；所述内管20顶部设有排水通道，所述内管20底部设有卡簧。
在内管20内还设有由上至下分别设有上卡簧座23、下卡簧座25，所述上卡簧座23上方安装有上拦簧21，所述下卡簧座25上方安装有下拦簧24。
在外管19的上部和下部分别设有上扩孔器32、下扩孔器27；所述内管30下部套置有扶正环22，扶正环22外表面与外管19接触。
所述弹卡架33与挡圈12之间还设有限位螺钉11；所述后挡圈14和推力球轴承29之间还设有密封毛毡31；。
所述内管20顶部设有的排水通道内设置有避免水从排水通道进入内管20的钢球17。
所述钻具总长度为628cm。本申请相对于s95的钻具，缩减了到位报信机构，使得水流直接从截流阀13处直接下，较少了钻具的长度；同时，将缓冲垫15代替原先的弹簧缓冲也降低了长度；钻具的其他部分也做了简化，达到了最后的长度。
在钻具使用时，先将外管总成放入钻孔内，然后将内管总成放入外管内，悬挂环9与座环10配合悬挂后，冲洗液通过弹卡挡头1、弹卡室35、截流阀13与外管19的间隙、轴承座30、内管20与外管19的间隙到达内管20和外管19的底部，对钻头26进行冷却和冲洗，并从外管19与钻孔之间的间隙排出地面；当内管20内的岩心取满顶到内管接头28时，推动内管20和内管接头28上行，同时推动轴承座30、后挡圈14、截流阀13、挡圈12上行，在限位螺钉11的限位下，截流阀13被挤压与外管19配合而将原先的水路堵死，冲洗液无法下行而压力增加，此时可以打捞。
当捞矛时，提拉捞矛头2，弹卡钳4收缩，从弹卡室35内脱卡，悬挂环9与座环10分离，内管20底部的上拦簧21、下拦簧24将岩心抱紧，内管总成由悬挂位置整体向上提起。
实施例2
对实施例1的进一步优化，所述弹卡钳4由成对的卡片41组成，成对的卡片41通过销轴安装在弹卡架33上；所述捞矛头2底部设置有弹卡钳锁销62，所述弹卡钳锁销62与两个卡片41上端之间的空间配合***或者抽出。
所述弹卡架33从上至下依次包括捞矛头滑动段50、弹卡钳安装段52、回收管限位凸台54和芯轴连接段55；所述捞矛头滑动段50上开设有沿上下方向开设的捞矛头滑孔51，所述捞矛头2上下滑动连接在捞矛头滑动段50内，所述捞矛头2上连接有捞矛头圆柱销61，所述捞矛头圆柱销61两端与捞矛头滑孔51配合上下滑动，且通过捞矛头滑孔51的上下内缘限位；
所述弹卡钳安装段52上设置有与弹卡钳连接的弹卡钳安装孔53，所述弹卡钳由两个卡片41组成，两个卡片41下部转动连接于弹卡钳圆柱销64，弹卡钳圆柱销64两端与弹卡钳安装孔53连接，两个卡片41之间卡接有弹卡钳内张簧63，所述弹卡钳内张簧63压缩于两卡片41之间且迫使两个卡片41向外张开；弹卡钳安装段52侧壁两侧开设有内弹卡片过孔58，所述内弹卡片过孔58位于弹卡钳安装孔53上方，且弹卡钳4张开和缩回的过程中，卡片41上部从内弹卡片过孔58伸出和缩回，所述卡片41所在的平面与弹卡钳安装孔53的轴向垂直。
所述弹卡架33外部还滑动套接有回收管34，所述回收管34包括回收管管体56；所述回收管管体56中部两侧设置有外弹卡片过孔57，位置与内弹卡片过孔58适配；所述回收管管体56上部还开设有捞矛头圆柱销连接孔59，所述捞矛头圆柱销61两端穿过捞矛头滑孔51后与捞矛头圆柱销连接孔59连接；所述捞矛头2上下滑动时通过捞矛头圆柱销61的带动使得弹卡架33同步上下运行；所述外弹卡片过孔57的下边缘设置有与卡片41外边缘配合的弹卡钳回缩斜推面60。
两个卡片41之间的张开角度为83°，回缩角度为80°
当需要提升钻杆时，捞矛头2上行，并带动弹卡架33同步上行，弹卡钳回缩斜推面60上行，配合间距65减小；于此同时，弹卡钳圆柱销64逐步从两个卡片41片上端之间的空间抽出，当弹卡钳圆柱销64完全从两个卡片41上端之间的空间抽出后，弹卡钳回缩斜推面60与卡片41外边缘配合接触，由于芯轴16与内管接头28连接，内管20底部与岩心抱紧，弹卡钳回缩斜推面60迫使卡片41克服弹卡钳内张簧63回缩，解除了弹卡钳4与弹卡挡头1的卡接，捞矛头2继续上行，捞矛头圆柱销61与捞矛头滑孔51的最上内缘配合，将芯轴16和内管20拔起。
在内管20放入外管的过程中，起初捞矛头圆柱销61与捞矛头滑孔51的最上内缘配合，弹卡钳回缩斜推面60与卡片41外边缘配合接触，弹卡钳为回缩状态，当悬挂杯和座环配合接触后，弹卡架33重量承重于座环上，捞矛头2继续下行，并带动回收管34继续下行，弹卡钳回缩斜推面60与卡片41外边缘逐步分离，卡片41在弹卡钳内张簧63的弹力下张开，与弹卡室配合，捞矛头2继续下行，弹卡钳圆柱销64***从两个卡片41上端之间的空间，彻底的防止在钻进的过程中，弹卡钳4在底部向上的压力作用下回缩而上顶滑移。
优选的，两个卡片41之间的张开角度为83度，回缩角度为80度。较小的角度变化，可以进一步的缩短内管的长度。
上顶滑移是指的弹卡钳4与弹卡挡头1下端配合位置，由于下部岩心的上顶压力，而导致弹卡钳4滑出弹卡室35，与弹卡挡头1下端的限位失效，导致无法取芯。
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 (1)
1.一种勘探绳索取芯钻具，其特征在于：包括外管总成和与外管总成配合使用的内管总成，所述外管总成包括弹卡挡头（1）、弹卡室（35）、座环（10）、外管（19）和钻头（26）；所述内管总成包括与弹卡挡头（1）配合的捞矛头（2）、弹卡架（33）、与弹卡室（35）配合卡接的弹卡钳（4）、回收管（34）、与座环（10）配合悬挂的悬挂环（9）、芯轴（16）、和内管（20）；
所述捞矛头（2）与弹卡架（33）连接；所述弹卡钳（4）远离捞矛头（2）一端与弹卡架（33）通过销轴可活动连接；所述弹卡架（33）外套设有回收管（34）；所述芯轴（16）上端与弹卡架（33）连接；所述芯轴（16）由上至下的方向上依次套置有挡圈（12）、截流阀（13）、后挡圈（14）、轴承座（30）、缓冲垫（15），所述轴承座（30）内设有推力球轴承（29），所述挡圈（12）、截流阀（13）、后挡圈（14）、推力球轴承（29）承重在缓冲垫（15）上，所述缓冲垫（15）固定于芯轴（16）底端；所述轴承座（30）下端与内管接头（28）连接，所述内管接头（28）与内管（20）连接；所述内管（20）顶部设有排水通道，所述内管（20）底部设有卡簧；
所述弹卡钳（4）由成对的卡片（41）组成，成对的卡片（41）通过销轴安装在弹卡架（33）上；所述捞矛头（2）底部设置有弹卡钳锁销（62），所述弹卡钳锁销（62）与两个卡片（41）上端之间的空间配合***或者抽出；
所述弹卡架（33）从上至下依次包括捞矛头滑动段（50）、弹卡钳安装段（52）、回收管限位凸台（54）和芯轴连接段（55）；所述捞矛头滑动段（50）上开设有沿上下方向开设的捞矛头滑孔（51），所述捞矛头（2）上下滑动连接在捞矛头滑动段（50）内，所述捞矛头（2）上连接有捞矛头圆柱销（61），所述捞矛头圆柱销（61）两端与捞矛头滑孔（51）配合上下滑动，且通过捞矛头滑孔（51）的上下内缘限位；
所述弹卡钳安装段（52）上设置有与弹卡钳连接的弹卡钳安装孔（53），所述弹卡钳由两个卡片（41）组成，两个卡片（41）下部转动连接于弹卡钳圆柱销（64），弹卡钳圆柱销（64）两端与弹卡钳安装孔（53）连接，两个卡片（41）之间卡接有弹卡钳内张簧（63），所述弹卡钳内张簧（63）压缩于两卡片（41）之间且迫使两个卡片（41）向外张开；弹卡钳安装段（52）侧壁两侧开设有内弹卡片过孔（58），所述内弹卡片过孔（58）位于弹卡钳安装孔（53）上方，且弹卡钳（4）张开和缩回的过程中，卡片（41）上部从内弹卡片过孔（58）伸出和缩回，所述卡片（41）所在的平面与弹卡钳安装孔（53）的轴向垂直；
所述弹卡架（33）外部还滑动套接有回收管（34），所述回收管（34）包括回收管管体（56）；所述回收管管体（56）中部两侧设置有外弹卡片过孔（57），位置与内弹卡片过孔（58）适配；所述回收管管体（56）上部还开设有捞矛头圆柱销连接孔（59），所述捞矛头圆柱销（61）两端穿过捞矛头滑孔（51）后与捞矛头圆柱销连接孔（59）连接；所述捞矛头（2）上下滑动时通过捞矛头圆柱销（61）的带动使得弹卡架（33）同步上下运行；所述外弹卡片过孔（57）的下边缘设置有与卡片（41）外边缘配合的弹卡钳回缩斜推面（60）；
两个卡片（41）之间的张开角度为83°，回缩角度为80°；
在内管（20）内还设有由上至下分别设有上卡簧座（23）、下卡簧座（25），所述上卡簧座（23）上方安装有上拦簧（21），所述下卡簧座（25）上方安装有下拦簧（24）；
在外管（19）的上部和下部分别设有上扩孔器（32）、下扩孔器（27）；所述内管（30）下部套置有扶正环（22）；
所述弹卡架（33）与挡圈（12）之间还设有限位螺钉（11）；所述后挡圈（14）和推力球轴承（29）之间还设有密封毛毡（31）；
所述内管（20）顶部设有的排水通道内设置有避免水从排水通道进入内管（20）的钢球（17）；
所述钻具总长度为628cm。
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