CN112943133A - 一种以压缩空气为输送介质、冲刷介质的取芯钻具 - Google Patents
一种以压缩空气为输送介质、冲刷介质的取芯钻具 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种以压缩空气为输送介质、冲刷介质的取芯钻具，包括取芯装置和辅助装置；辅助装置包括钻杆以及设置在钻杆内的定位环；取芯装置包括杆体、穿过机构、密封圈和悬挂环；杆体套设在钻杆内；杆体内具有气体流通通道，杆体中部的侧壁上开有气孔，与气体流通通道连通；穿过机构设置于杆体内部，用于控制所述气孔与气体流通通道的开闭；密封圈套设在杆体上，用于保证杆体与钻杆的密封性；悬挂环连接在杆体端部，取芯装置推进过程中，悬挂环与定位环相抵触。本发明实现以压缩空气作为输送介质和冲刷介质，保护了岩心和岩心管，防止潜孔锤废气吹散岩心，防止粉渣堆积在锤头与岩心管之间；以压缩空气为冲刷介质，节约了水资源，保护了环境。
Description
技术领域
本发明涉及地质勘探的绳索取芯技术领域，具体涉及一种以压缩空气为输送介质、冲刷介质的取芯钻具。
背景技术
目前广泛采用的绳索取芯多采用金刚石钻头磨削+冲洗液输送取芯装置+冲洗液冲刷的方式，在水平钻探时钻井液容易流失，导致卡钻、烧钻、密封快速磨损等问题，同时钻井液容易冲散并污染岩心，影响取芯率和岩性判断。而且在缺水高寒地区，钻井液配置困难，成本高。
市场上有少量的气动潜孔锤冲击绳索取芯，多为竖直取芯，钻进距离短，且其无法保证岩心的完整性。
综上所述，急需一种以压缩空气为输送介质、冲刷介质的取芯钻具以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种以压缩空气为输送介质、冲刷介质的取芯钻具，以解决岩体取芯问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种以压缩空气为输送介质、冲刷介质的取芯钻具，包括取芯装置和辅助装置；
所述辅助装置包括钻杆以及设置在钻杆内的定位环；
所述取芯装置包括杆体、穿过机构、密封圈和悬挂环；杆体套设在钻杆内；杆体内具有气体流通通道，杆体中部的侧壁上开有气孔，与所述气体流通通道连通；穿过机构设置于杆体内部，用于控制所述气孔与气体流通通道的开闭；密封圈套设在杆体上，用于保证杆体与钻杆的密封性；悬挂环连接在杆体端部，取芯装置推进过程中，悬挂环与定位环相抵触。
进一步地，所述杆体上套设有导向机构，用于保证取芯装置的推进轨迹。
进一步地，所述导向机构包括沿杆体圆周方向均匀分布的多个导向轮组件，杆体的轴面上开有多个与导向轮组件相匹配的安装孔，导向轮组件滑动连接于安装孔内。
进一步地，所述导向轮组件包括导向轮、安装座和弹簧；导向轮安装在安装座上，安装座滑动嵌入杆体的安装孔中，弹簧两端分别于安装座和安装孔抵触。
进一步地，所述杆体内设有油壶，用于取芯装置推进过程中滴油润滑。
进一步地，所述杆体上设有弹卡组件，所述弹卡组件包括沿杆体圆周方向均匀分布的多个弹卡，弹卡组件打开时呈伞状，钻杆内设有与弹卡相匹配的弹卡室。
进一步地，所述钻杆内设有扶正环，以保证钻杆的同轴度。
进一步地，所述弹卡室、定位环和扶正环沿着取芯装置推进方向依次设置在钻杆内。
进一步地，所述密封圈为唇形密封。
进一步地，所述穿过机构包括球形阀芯和弹簧；弹簧一端固定在杆体内，另一端与球形阀芯连接，通过压缩弹簧控制穿过机构的打开和关闭。
应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
(1)本发明中，钻杆与取芯装置之间设计了唇形密封，取芯装置前后形成气压差，为取芯装置提供了驱动力，实现以压缩空气作为输送介质和冲刷介质，保护了岩心和岩心管，防止潜孔锤废气吹散岩心，防止粉渣堆积在锤头与岩心管之间，导致取芯装置无法拔出。相对于冲洗液作为冲刷介质，节约了水资源，保护了环境。
(2)本发明中，设计有穿过机构，通过压缩空气打开穿过机构，使得杆体内的压缩空气经过取芯装置的外壁与钻杆内壁之间的环腔间隙到达破岩面，并对环腔间的粉渣进行冲刷，实现以压缩空气作为冲刷介质。
(3)本发明中，设计了导向机构，导向机构采用多个弹簧和导向轮的组合形式，能够有效防止取芯装置行进中因钻杆变形被卡。
(4)本发明中，在取芯装置上设计油壶，用于取芯装置行进过程中滴油润滑，减小了行进阻力，提高了取芯装置的工作寿命和工作效率。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是取心钻具结构示意图；
其中，1、钻杆，2、定位环，3、杆体，4、穿过机构，5、密封圈，6、悬挂环，7、导向机构，8、油壶，9、弹卡组件，10、弹卡室，11、扶正环，12、排渣通道。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1：
参见图1，一种以压缩空气为输送介质、冲刷介质的取芯钻具，包括取芯装置和辅助装置；所述辅助装置包括钻杆1以及设置在钻杆1内的定位环2；所述取芯装置包括杆体3、穿过机构4、密封圈5和悬挂环6；杆体3套设在钻杆1内；杆体3内具有气体流通通道，杆体3中部的侧壁上开有气孔，与所述气体流通通道连通；穿过机构4设置于杆体3内部，用于控制所述气孔与气体流通通道的开闭；密封圈5套设在杆体3上，用于保证杆体3与钻杆1的密封性；悬挂环6连接在杆体3端部，取芯装置推进过程中，悬挂环6与定位环2相抵触。
所述杆体3上套设有导向机构7，用于保证取芯装置的推进轨迹；防止取芯装置行进中因钻杆变形被卡。所述导向机构7包括沿杆体3圆周方向均匀分布的多个导向轮组件，杆体3的轴面上开有多个与导向轮组件相匹配的安装孔，导向轮组件滑动连接于安装孔内；所述导向轮组件包括导向轮、安装座和弹簧；导向轮安装在安装座上，安装座滑动嵌入杆体3的安装孔中，弹簧两端分别于安装座和安装孔抵触。
所述穿过机构4包括球形阀芯和弹簧；弹簧一端固定在杆体3内，另一端与球形阀芯连接，通过压缩弹簧控制穿过机构4的打开和关闭。
所述杆体3内设有油壶8，用于取芯装置推进过程中滴油润滑，减小行进阻力。所述杆体3上设有弹卡组件9，所述弹卡组件9包括沿杆体3圆周方向均匀分布的多个弹卡，弹卡组件9打开时呈伞状，钻杆1内设有与弹卡相匹配的弹卡室10。
所述钻杆1内设有扶正环11，所述弹卡室10、定位环2和扶正环11沿着取芯装置推进方向依次设置在钻杆1内。
本实施例中密封圈5优选为唇形密封。
上述一种以压缩空气为输送介质、冲刷介质的取芯钻具工作原理：
取芯装置送入时，压缩空气持续进入钻杆1，此时由于唇形密封作用，取芯装置前后形成气压差，当气体作用力大于阻力时，取芯装置前进，取芯装置悬挂环6碰到钻杆上的定位环2后，停止前进，弹卡组件9在弹卡室10自动张开，从而取芯装置悬挂在钻杆内。此时气压会明显升高，直到压缩空气穿过机构4打开，气压恒定，通过气压变化即可确认取芯装置到位。
取芯时，压缩空气通过穿过机构4经过取芯装置的外壁与钻杆1内壁之间的环腔间隙到达破岩面，并对环腔间的粉渣进行冲刷，压缩空气和潜孔锤废气、粉渣一同从排渣通道12排出。
上述一种以压缩空气为输送介质、冲刷介质的取芯钻具中，钻杆与取芯装置之间设计了唇形密封，取芯装置前后形成气压差，为取芯装置提供了驱动力，实现以压缩空气作为输送介质和冲刷介质，保护了岩心和岩心管，防止潜孔锤废气吹散岩心，防止粉渣堆积在锤头与岩心管之间，导致取芯装置无法拔出。相对于冲洗液作为冲刷介质，节约了水资源，保护了环境。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种以压缩空气为输送介质、冲刷介质的取芯钻具，其特征在于，包括取芯装置和辅助装置；
所述辅助装置包括钻杆(1)以及设置在钻杆(1)内的定位环(2)；
所述取芯装置包括杆体(3)、穿过机构(4)、密封圈(5)和悬挂环(6)；杆体(3)套设在钻杆(1)内；杆体(3)内具有气体流通通道，杆体(3)中部的侧壁上开有气孔，与所述气体流通通道连通；穿过机构(4)设置于杆体(3)内部，用于控制所述气孔与气体流通通道的开闭；密封圈(5)套设在杆体(3)上，用于保证杆体(3)与钻杆(1)的密封性；悬挂环(6)连接在杆体(3)端部，取芯装置推进过程中，悬挂环(6)与定位环(2)相抵触。
2.根据权利要求1所述的一种以压缩空气为输送介质、冲刷介质的取芯钻具，其特征在于，所述杆体(3)上套设有导向机构(7)，用于保证取芯装置的推进轨迹。
3.根据权利要求2所述的一种以压缩空气为输送介质、冲刷介质的取芯钻具，其特征在于，所述导向机构(7)包括沿杆体(3)圆周方向均匀分布的多个导向轮组件，杆体(3)的轴面上开有多个与导向轮组件相匹配的安装孔，导向轮组件滑动连接于安装孔内。
4.根据权利要求3所述的一种以压缩空气为输送介质、冲刷介质的取芯钻具，其特征在于，所述导向轮组件包括导向轮、安装座和弹簧；导向轮安装在安装座上，安装座滑动嵌入杆体(3)的安装孔中，弹簧两端分别于安装座和安装孔抵触。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的一种以压缩空气为输送介质、冲刷介质的取芯钻具，其特征在于，所述杆体(3)内设有油壶(8)，用于取芯装置推进过程中滴油润滑。
6.根据权利要求5所述的一种以压缩空气为输送介质、冲刷介质的取芯钻具，其特征在于，所述杆体(3)上设有弹卡组件(9)，所述弹卡组件(9)包括沿杆体(3)圆周方向均匀分布的多个弹卡，弹卡组件(9)打开时呈伞状，钻杆(1)内设有与弹卡相匹配的弹卡室(10)。
7.根据权利要求6所述的一种以压缩空气为输送介质、冲刷介质的取芯钻具，其特征在于，所述钻杆(1)内设有扶正环(11)。
8.根据权利要求7所述的一种以压缩空气为输送介质、冲刷介质的取芯钻具，其特征在于，所述弹卡室(10)、定位环(2)和扶正环(11)沿着取芯装置推进方向依次设置在钻杆(1)内。
9.根据权利要求6～8任意一项所述的一种以压缩空气为输送介质、冲刷介质的取芯钻具，其特征在于，所述密封圈(5)为唇形密封。
10.根据权利要求9所述的一种以压缩空气为输送介质、冲刷介质的取芯钻具，其特征在于，所述穿过机构(4)包括球形阀芯和弹簧；弹簧一端固定在杆体(3)内，另一端与球形阀芯连接，通过压缩弹簧控制穿过机构(4)的打开和关闭。
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