CN109458148A - 三层管冲击取芯钻具 - Google Patents

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张雨露
杜宇本
蒋良文
屈科
刘泽军
林�建
汪国信
张雄文
张广泽
侯锦
陶玉敬
袁传保
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    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B25/00—Apparatus for obtaining or removing undisturbed cores, e.g. core barrels or core extractors

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Abstract

三层管冲击取芯钻具，以实现冲击钻进采取到原状地层岩芯，并提高冲击钻进退取岩芯的效率。包括：冲击器下接头、钻具外管、钻具中管、半合式钻具内管和取芯钻头；冲击器下接头上端通过键槽与取芯冲击器下端连接，下端通过螺纹与钻具外管上端连接，钻具外管下端通过螺纹与取芯钻头连接；钻具中管位于钻具外管内，其上端通过螺纹与冲击器下接头底端连接；钻具内管嵌套在钻具中管内形成取芯组件。

Description

三层管冲击取芯钻具
技术领域
本发明涉及钻探机具，特别涉及一种三层管冲击取芯钻具。
背景技术
铁路隧道工程在铁路建设中占有非常重要的比重，是铁路建设工程中控制性工程，铁路隧道工程的安全施工它不仅直接影响到整个工程的顺利进行，而且直接关系到整个铁路工程的投资和进度，为了保证铁路隧道工程的施工安全，对于高风险隧道将隧道超前地质预报纳入了铁路隧道施工工序管理之中，目前铁路施工中有些工程要求所有的隧道都必须进行隧道超前地质预报。
在铁路隧道超前地质预报中，会遇到不同时代成因、不同结构、不同岩性等各种各样的地层，围岩软硬程度有从极软岩、软岩至硬岩、极硬岩的变化、完整程度有极破碎、破碎至较完整、完整的差别，甚至还有可能遇到溶洞、断裂等极端地质情况。传统钻进方法主要采用金刚石和硬质合金回转钻进、泥浆护壁、单动双管(包括半合管)钻具取心，但由于地层结构及其岩性复杂，普遍存在岩心采取困难等技术难题。
国内一些单位采取冲击取芯钻具，通过冲击回转作用将岩层破碎，再通过挤压将破碎的岩粉压入岩芯管。这种方法能采取到地层的岩粉样品，但存在明显的不足：(1)取芯样不能保持地层的原状，对鉴别岩层的性状误差较大。(2)由于岩粉样是通过挤压进入岩芯管的，将样品从岩芯管中取出费力费时。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种三层管冲击取芯钻具，以实现冲击钻进采取到原状地层岩芯，并提高冲击钻进退取岩芯的效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的一种冲击钻进取芯钻具，其特征是它包括：冲击器下接头、钻具外管、钻具中管、半合式钻具内管和取芯钻头；冲击器下接头上端通过键槽与取芯冲击器下端连接，下端通过螺纹与钻具外管上端连接，钻具外管下端通过螺纹与取芯钻头连接；钻具中管位于钻具外管内，其上端通过螺纹与冲击器下接头底端连接；钻具内管嵌套在钻具中管内形成取芯组件。
所述钻具内管的上端抵在冲击器下接头底面上，钻具内管和钻具中管的下端抵在取芯钻头取芯孔内的限位台阶上。
取芯组件中钻具中管的上端通过螺纹与退芯油缸前端连接，退芯油缸的顶杆作用于钻具内管的上端口上。
本发明的有益效果是，既保证了冲击钻进取芯样地层的原状性，同时又能省时、省力退取芯样；该钻具操作简单，非常适合冲击钻进取芯施工，具有广阔的应用前景。
附图说明
本说明书包括如下五幅附图：
图1是本发明三层管冲击取芯钻具的结构示意图；
图2是本发明三层管冲击取芯钻具的钻进取芯过程示意图；
图3是本发明三层管冲击取芯钻具的风流通路径示意图；
图4是本发明三层管冲击取芯钻具中退芯机构的示意图；
图5是本发明三层管冲击取芯钻具中退芯机构的退芯过程示意图。
图中示出构件和对应的标记：冲击器下接头1、钻具外管2、钻具中管3、半合式钻具内管4、取芯钻头5、取芯冲击器6、退芯油缸7、岩芯 8、限位台阶9。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1至图3，本发明三层管冲击取芯钻具包括冲击器下接头 1、钻具外管2、钻具中管3、钻具半合式内管4和取芯钻头5。冲击器下接头1上端通过键槽与取芯冲击器6下端连接，下端通过螺纹与钻具外管 2上端连接，钻具外管2下端通过螺纹与取芯钻头5连接；钻具中管3位于钻具外管2内，其上端通过螺纹与冲击器下接头1底端连接；钻具内管 4嵌套在钻具中管3内形成取芯组件。在取芯冲击器6作于下，取芯钻头 5向下钻进，岩芯8从取芯孔进入半合式钻具内管4内，进入岩芯因不受冲洗液或冲击风的冲刷破坏而保持取芯样地层的原状性。
参照图1和图2，所述钻具内管4的上端抵在冲击器下接头1底面上，钻具内管4和钻具中管3的下端抵在取芯钻头5取芯孔内的限位台阶9 上，即由冲击器下接头1、取芯钻头5对取芯组件构成轴向约束。参照图4和图5，为方便退芯还设置有退芯油缸7。钻进取芯完成后，拆完冲击下接头或拆下取芯钻头5即可将取芯组件从钻具中管3的前端或后端中退出，钻具中管3的上端通过螺纹与退芯油缸7前端连接，退芯油缸7的顶杆作用于钻具内管4的上端口上，顶杆向前推进即可将半合式钻具内管4 从钻具中管3中推出；最后轻开半合式钻具内管4取出原状岩心。
以上所述只是用图解说明本发明三层管冲击取芯钻具的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (3)

1.三层管冲击取芯钻具，其特征是它包括：冲击器下接头(1)、钻具外管(2)、钻具中管(3)、半合式钻具内管(4)和取芯钻头(5)；冲击器下接头(1)上端通过键槽与取芯冲击器(6)下端连接，下端通过螺纹与钻具外管(2)上端连接，钻具外管(2)下端通过螺纹与取芯钻头(5)连接；钻具中管(3)位于钻具外管(2)内，其上端通过螺纹与冲击器下接头(1)底端连接；半合式钻具内管(4)嵌套在钻具中管(3)内形成取芯组件。
2.如权利要求1所述的三层管冲击取芯钻具，其特征是：所述钻具内管(4)的上端抵在冲击器下接头(1)底面上，半合式钻具内管(4)和钻具中管(3)的下端抵在取芯钻头(5)取芯孔内的限位台阶(9)上。
3.如权利要求1所述的三层管冲击取芯钻具，其特征是：还包括退芯油缸(7)，取芯组件中钻具中管(3)的上端通过螺纹与退芯油缸(7)前端连接，退芯油缸(7)的顶杆作用于半合式钻具内管(4)的上端口上。
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