CN206158642U - 用于地质勘探的岩芯提取钻具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的用于地质勘探的岩芯提取钻具，包括：钻杆、钻头和环切装置，所述钻杆包括同轴转动连接的外筒和内筒，所述钻头连接在所述外筒的下端；所述内筒的内部形成容纳岩芯的腔体。本实用新型提供的用于地质勘探的岩芯提取钻具，预先通过环切装置在岩芯的下端形成环切槽，降低了岩芯在环切槽处的结构强度，减小了截取岩芯时的拉力，岩芯沿环切槽断裂，断口可控，保护岩芯的完整性，同时防止设备损坏，延长了使用寿命。

Description

用于地质勘探的岩芯提取钻具

技术领域

本实用新型涉及地质勘探设备，特别涉及一种用于地质勘探的岩芯提取钻具。

背景技术

岩芯是根据地质工作或工程的需要，使用环状钻头及其他取芯工具，从孔内取出的圆柱状岩石样品。岩芯是研究和了解地下地质和矿产情况的重要实物材料。例如在油、气田勘探和开发中，按勘察得到的地层层位和设计深度，向井内下入取芯工具,钻取出岩芯，从而了解地下油层及所含流体特征。

现有取芯工具通常为钻井取心，在钻头和钻杆中心有空腔，空腔下端设有环状抱紧装置，钻头进给时，岩芯伸入空腔中，达到需要的深度后，抱紧装置将岩芯夹紧，同时钻杆提起，通过拉力截取岩芯，并将岩芯提出地面。

在岩芯截取过程中，设备需对岩芯施加很大的拉力才可将岩芯截断，如果岩芯表层松软，与抱紧装置接触的岩芯表层容易受到破坏，如遇到硬质岩石，断面无法控制，断口容易沿岩层分割面断开，造成断口不齐，影响对地层的分析，甚至造成设备损坏，缩短使用寿命。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种用于地质勘探的岩芯提取钻具，截取岩芯时，拉力小，岩芯断口可控，保护岩芯的完整性，同时防止设备损坏，延长了使用寿命。

本实用新型提供的用于地质勘探的岩芯提取钻具，包括：钻杆、钻头和环切装置，所述钻杆包括同轴转动连接的外筒和内筒，所述钻头连接在所述外筒的下端；所述内筒的内部形成容纳岩芯的腔体，所述腔体下方开口，所述腔体的开口端为上大下小的锥形腔，所述锥形腔的大端直径大于所述腔体上端的直径，所述锥形腔内同轴设置有抱紧环，所述抱紧环的外周壁也为锥面，与所述锥形腔的腔壁适配，所述抱紧环的内周壁设有多个环状凸棱；所述环切装置设置在所述钻头的上端面与所述内筒的下端面之间，所述环切装置包括环切刀和用于设置所述环切刀的安装座，所述环切刀和所述安装座均为环状，所述安装座与所述外筒固定连接，所述安装座的内壁为上大下小的锥面，所述环切刀的外周壁也为锥面，与所述安装座的内壁适配，所述环切刀包括橡胶摩擦部和设置在所述橡胶摩擦部下端的切割部，所述橡胶摩擦部的内径大于所述切割部的内径，所述切割部的内径大于所述抱紧环的内径。

进一步地，所述橡胶摩擦部的内周壁也设置有环状凸棱。

进一步地，所述安装座的上端面与所述内筒的下端面设置有滚珠。

进一步地，还包括转接头，所述转接头的上端与所述外筒螺纹连接，下端通过轴承与所述内筒的上端转动连接。

进一步地，所述转接头包括：第一转接头和第二转接头，第一转接头的下端设有内螺纹，第二转接头的上端设有外螺纹，所述第二转接头螺纹连接在所述第一转接头的下方，所述第二转接头与所述内筒之间通过轴承转动连接。

进一步地，所述内筒和所述外筒之间形成泥浆通道，所述转接头的上端设有第一泥浆孔，用于与泥浆管连通，所述转接头的周壁设有第二泥浆孔，所述第一泥浆孔和所述第二泥浆孔连通，所述第二泥浆孔与所述泥浆通道连通。

进一步地，所述安装座上设有漏泥通道。

进一步地，所述内筒和所述转接头的内部均沿轴线设置有减压通道，且所述转接头的减压通道内设有允许从下到上方向导通的单向阀。

进一步地，所述抱紧环和所述环切装置的切割部的下表面都为上端小下端大的内锥面。

本实用新型提供的岩芯提取钻具的钻杆、钻头和环切装置，钻杆包括内筒和外筒，且内筒可相对外筒自由转动，所述环切装置的橡胶摩擦部的内径大于所述切割部的内径，所述切割部的内径大于所述抱紧环的内径，且抱紧环与锥形腔、以及环切刀与安装座均为锥面配合。环切钻头进给时，外筒转动，内筒不转，在钻头的中心形成柱状岩芯，岩芯向上顶入内筒的腔体内，达到预设的进给量时，钻具向上提升，由于橡胶摩擦部的内径最小，在摩擦力的作用下，环切装置向下移动，在锥面的作用下，环切装置向内压缩，摩擦力增大，同时橡胶摩擦部进一步压缩，切割部与芯棒接触，切割部随外筒转动，对岩芯进行环切，在岩芯的周向形成环切槽；钻具进一步向上提起，抱紧环与岩芯接触，受到向下的摩擦力，同理，在锥面的作用下向内压缩，进一步增大摩擦力，抱紧岩芯，并用力向上提起；由于在环切槽部岩芯的结构强度最弱，岩芯沿环切槽断裂，形成相对平整的切口。

本实用新型提供的用于地质勘探的岩芯提取钻具，预先通过环切装置在岩芯的下端形成环切槽，降低了岩芯在环切槽处的结构强度，减小了截取岩芯时的拉力，岩芯沿环切槽断裂，断口可控，保护岩芯的完整性，同时防止设备损坏，延长了使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为一实施例提供的岩芯提取钻具的结构示意图；

图2为图1的局部放大A视图；

图3为一实施例提供的岩芯提取钻具中转接头的结构示意图。

附图标记说明：

100、钻杆 200、钻头 300、环切装置

110、外筒 120、内筒 410、抱紧环

320、安装座 311、橡胶摩擦部 312、切割部

420、滚珠 510、第一转接头 520、第二转接头

530、轴承 540、挡块 610、泥浆通道

620、第一泥浆孔 630、第二泥浆孔 640、漏泥通道

650、泥浆管 710、减压通道 720、单向阀

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

参照图1到图3，在一实施例中，本实用新型提供的用于地质勘探的岩芯提取钻具，包括：钻杆100、钻头200和环切装置300，所述钻杆100包括同轴转动连接的外筒110和内筒120，所述钻头200连接在所述外筒110的下端；所述内筒120的内部形成容纳岩芯的腔体，所述腔体下方开口，所述腔体的开口端为上大下小的锥形腔，所述锥形腔的大端直径大于所述腔体的直径，所述锥形腔内同轴设置有抱紧环410，所述抱紧环410的外周壁也为锥面，与所述锥形腔的腔壁适配，所述抱紧环410的内周壁设有多个环状凸棱；所述环切装置300设置在所述钻头200的上端面与所述内筒120的下端面之间，所述环切装置300包括环切刀和用于设置所述环切刀的安装座320，所述环切刀和所述安装座320均为环状，所述安装座320与所述外筒110固定连接，所述安装座320的内壁为上大下小的锥面，所述环切刀的外周壁也为锥面，与所述安装座320的内壁适配，所述环切刀包括橡胶摩擦部311和设置在所述橡胶摩擦部311下端的切割部312，所述橡胶摩擦部311的内径大于所述切割部312的内径，所述切割部312的内径大于所述抱紧环410的内径。

本实施例提供的岩芯提取钻具工作原理如下：环切钻头200进给时，外筒110转动，内筒120不转，在钻头200的中心形成柱状岩芯，岩芯向上顶入内筒120的腔体内，达到预设的进给量时，钻具向上提升，由于橡胶摩擦部311的内径最小，在摩擦力的作用下，环切装置300向下移动，在锥面的作用下，环切装置300向内压缩，摩擦力增大，同时橡胶摩擦部311进一步压缩，切割部312与芯棒接触，切割部312随外筒110转动，对岩芯进行环切，在岩芯的周向形成环切槽；钻具进一步向上提起，抱紧环410与岩芯接触，受到向下的摩擦力，抱紧环410上的环状凸棱可增强摩擦力，同理，在锥面的作用下向内压缩，进一步增大摩擦力，抱紧岩芯，并用力向上提起；由于在环切槽部岩芯的结构强度最弱，岩芯沿环切槽断裂，形成相对平整的切口。

本实施例的岩芯提取钻具截取岩芯时，预先通过环切装置300在岩芯的下端形成环切槽，降低了岩芯在环切槽处的结构强度，减小了截取岩芯时的拉力，岩芯沿环切槽断裂，断口可控，保护岩芯的完整性，同时防止设备损坏，延长了使用寿命。

进一步地，为了增加橡胶摩擦部311与岩芯之间的摩擦力，所述橡胶摩擦部311的内周壁也设置有环状凸棱。由于切断时，安装座320转动，内筒120不转，为了减小安装座320与内筒120之间的摩擦力，所述安装座320的上端面与所述内筒120的下端面设置有滚珠420。

具体地，为了使内筒120和外筒110之间可自由转动，本实施例的岩芯提取钻具，包括转接头，所述转接头的上端与所述外筒110螺纹连接，下端通过轴承530与所述内筒120的上端转动连接，在轴承530的作用下，内筒120可自由转动。

其中，由于内筒120卡在轴承530上，为了便于装配，所述转接头包括：第一转接头510和第二转接头520，第一转接头510的下端设有内螺纹，第二转接头520的上端设有外螺纹，所述第二转接头520螺纹连接在所述第一转接头510的下方，在所述第二转接头520上端和下端分别设有一个轴承530。安装时，先将内筒120的上端穿过轴承530，并在轴承530上端设置挡块540，挡块540通过螺纹连接固定设置在内筒120上，当然还可以为销接、卡接等其他方式，从而使内筒120悬挂在外筒110内。

进一步地，钻具通常设置有泥浆通道610，且泥浆的压力大，冲击力强，为了防止泥浆直接作用于对岩芯，破坏岩芯，所述内筒120和所述外筒110之间形成泥浆通道610，所述转接头的上端设有第一泥浆孔620，用于与泥浆管650连通，所述转接头的周壁设有第二泥浆孔630，所述第一泥浆孔620和所述第二泥浆孔630连通，所述第二泥浆孔630与所述泥浆通道610连通，从而使泥浆与岩芯分离，保护岩芯不受到损伤。

具体的，所述安装座320上设有漏泥通道640，漏泥通道640连通泥浆通道610和钻头200内。

本实施例的岩芯提取钻具还设置有减压装置，具体为，所述内筒120和所述转接头的内部均沿轴线设置有减压通道710，且所述转接头的减压通道710内设有允许从下到上方向导通的单向阀720。当岩芯向上顶入腔体时，腔体相对密封，腔内气压升高，不利于岩芯进入，增加了阻力，因此，在所述内筒120和所述转接头的内部均沿轴线设置有减压通道710，腔内气压升高时，气体沿减压通道710排出，降低气压，使岩芯顺利进入，同时，为了防止泥浆进入减压通道710，在转接头的减压通道710内设有允许从下到上方向导通的单向阀720。

更进一步地，在钻具进给时，为了防止环切装置300和抱紧环410的下端卡死钻具，所述抱紧环410和所述环切装置300的切割部312的下表面都为上端小下端大的内锥面，通过锥面对岩芯进行导向，同时向外撑开抱紧环410和环切装置300，使岩芯顺利进入腔体。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

本实用新型的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.一种用于地质勘探的岩芯提取钻具，其特征在于，包括：钻杆、钻头和环切装置，所述钻杆包括同轴转动连接的外筒和内筒，所述钻头连接在所述外筒的下端；所述内筒的内部形成容纳岩芯的腔体，所述腔体下端开口，所述腔体的开口端为上大下小的锥形腔，所述锥形腔的大端直径大于所述腔体的上端直径，所述锥形腔内同轴设置有抱紧环，所述抱紧环的外周壁也为锥面，与所述锥形腔的腔壁适配，所述抱紧环的内周壁设有多个环状凸棱；所述环切装置设置在所述钻头的上端面与所述内筒的下端面之间，所述环切装置包括环切刀和用于设置所述环切刀的安装座，所述环切刀和所述安装座均为环状，所述安装座与所述外筒固定连接，所述安装座的内壁为上大下小的锥面，所述环切刀的外周壁也为锥面，与所述安装座的内壁适配，所述环切刀包括橡胶摩擦部和设置在所述橡胶摩擦部下端的切割部，所述橡胶摩擦部的内径大于所述切割部的内径，所述切割部的内径大于所述抱紧环的内径。

2.根据权利要求1所述的用于地质勘探的岩芯提取钻具，其特征在于，所述橡胶摩擦部的内周壁也设置有环状凸棱。

3.根据权利要求1所述的用于地质勘探的岩芯提取钻具，其特征在于，所述安装座的上端面与所述内筒的下端面设置有滚珠。

4.根据权利要求1所述的用于地质勘探的岩芯提取钻具，其特征在于，还包括转接头，所述转接头的上端与所述外筒螺纹连接，下端通过轴承与所述内筒的上端转动连接。

5.根据权利要求4所述的用于地质勘探的岩芯提取钻具，其特征在于，所述转接头包括：第一转接头和第二转接头，第一转接头的下端设有内螺纹，第二转接头的上端设有外螺纹，所述第二转接头螺纹连接在所述第一转接头的下方，所述第二转接头与所述内筒之间通过轴承转动连接。

6.根据权利要求4所述的用于地质勘探的岩芯提取钻具，其特征在于，所述内筒和所述外筒之间形成泥浆通道，所述转接头的上端设有第一泥浆孔，用于与泥浆管连通，所述转接头的周壁设有第二泥浆孔，所述第一泥浆孔和所述第二泥浆孔连通，所述第二泥浆孔与所述泥浆通道连通。

7.根据权利要求6所述的用于地质勘探的岩芯提取钻具，其特征在于，所述安装座上设有漏泥通道。

8.根据权利要求7所述的用于地质勘探的岩芯提取钻具，其特征在于，所述内筒和所述转接头的内部均沿轴线设置有减压通道，且所述转接头的减压通道内设有允许从下到上方向导通的单向阀。

9.根据权利要求8所述的用于地质勘探的岩芯提取钻具，其特征在于，所述抱紧环和所述环切装置的切割部的内壁下端均为上端小下端大的内锥面。