CN102182413B - 软岩层钻探专用的空心钻杆中取样管的锁定与解锁装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种软岩层钻探专用的空心钻杆中取样管的锁定与解锁装置。本发明包括绳索、金属配重块、钢丝软轴、取样管锁定滑块、滑槽过渡块、取样管连接头、取样管、防漏花瓣和金属空心钻杆。金属空心钻杆内从上至下依次设有绳索、金属配重块、钢丝软轴、取样管锁定滑块、滑槽过渡块、取样管连接头、取样管；绳索与绞车相连，取样管顶部设有取样管连接头，滑槽过渡块呈90度水平对称布置四组滑槽，钢丝软轴和取样管锁定滑块在滑槽过渡块内对称布置四组，金属空心钻杆的最下一节内侧开有取样管锁定槽，金属空心钻杆底端设有取样管支撑倒钩，取样管底部设有防漏花瓣。本发明能在不提钻的情形下完成对土壤、沉积物的取芯，从而提高了钻探取芯的效率。

Description

软岩层钻探专用的空心钻杆中取样管的锁定与解锁装置

技术领域

本发明属于水下钻探技术领域，涉及一种软岩层钻探专用的空心钻杆中取样管的锁定与解锁装置。

背景技术

在土壤、沉积物、淤泥等软岩层的取芯过程，岩心和钻具内壁之间有摩擦力和粘滞力，当岩心长度与直径超过某一数值时，岩心将不再能进入取芯钻具，被称为桩效应。为此钻探作业需要分次取芯。绳索取芯技术可以在不提钻的情形下完成取芯作业，从而大大提高了钻探取芯的效率，但现有的绳索取芯方案基本上都是服务于硬岩层钻机，基本不适合针对软岩层的工程钻机。工程钻机的软岩层取芯不仅是大型工程勘探的需要，也是对沉积层中赋存资源进行勘探的需要，如浅层天然气和天然气水合物的勘探，通常需要对数十米到上百米的沉积物进行取芯。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种软岩层钻探专用的空心钻杆中取样管的锁定与解锁装置。

软岩层钻探专用的空心钻杆中取样管的锁定与解锁装置包括绳索、金属配重块、钢丝软轴、取样管锁定滑块、滑槽过渡块、取样管连接头、取样管、防漏花瓣和金属空心钻杆。金属空心钻杆内从上至下依次设有绳索、金属配重块、钢丝软轴、取样管锁定滑块、滑槽过渡块、取样管连接头、取样管；绳索与绞车相连，取样管顶部设有取样管连接头，滑槽过渡块呈90度水平对称布置四组滑槽，钢丝软轴和取样管锁定滑块在滑槽过渡块内对称布置四组，金属空心钻杆的最下一节内侧开有取样管锁定槽，金属空心钻杆底端设有取样管支撑倒钩，取样管底部设有防漏花瓣。

所述的绳索下端固定一个连接块。

所述的金属配重块顶端开有滑槽，绳索下端的连接块可在滑槽内自由转动，避免整套装置转动取样时，绳索扭转变形。

所述的钢丝软轴与取样管锁定滑块连接，在滑槽过渡块内呈90度水平对称布置4组。

所述的取样管锁定滑块可在滑槽过渡块内自由滑动，并可进入金属空心钻杆的最下一节内侧的取样管锁定槽内，阻止取样管在金属空心钻杆内上下移动。

所述的滑槽过渡块呈90度水平对称布置4组滑槽；滑槽过渡块下端设有多头螺纹，滑槽过渡块与取样管连接头连接时，旋转90度即可到位。

所述的取样管连接头顶端设有多头螺纹，其与滑槽过渡块连接时，旋转90度即可到位；取样管连接头底端通过细牙螺纹与取样管在装置工作前提前连接固定。

所述的取样管为薄壁管材，其外径与金属空心钻杆的内径匹配，壁厚不超过5毫米，顶部设有取样管连接头，底部安装有防漏花瓣。

所述的金属空心钻杆的内径为40～200毫米，壁厚5～20毫米，单节长度2～5米，外壁有外螺纹，金属空心钻杆的最下一节内侧开有取样管锁定槽，金属空心钻杆底端设有取样管支撑倒钩，阻止取样管在金属空心钻杆内上下移动。

本发明与螺纹式工程钻、沉积物专用钻机配套使用，能在不提钻的情形下完成对土壤、沉积物的取芯，从而大大提高钻探取芯的效率。

本发明适合于各类软岩层的钻探取芯，如沉积物、土壤、冻土、冰，尤其适合于沉积物的钻探取芯。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图；

图2为本发明的取样过程示意图；

图中：绳索1、金属配重块2、钢丝软轴3、取样管锁定滑块4、滑槽过渡块5、取样管连接头6、取样管7、防漏花瓣8、金属空心钻杆9。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，软岩层钻探专用的空心钻杆中取样管的锁定与解锁装置包括绳索1、金属配重块2、钢丝软轴3、取样管锁定滑块4、滑槽过渡块5、取样管连接头6、取样管7、防漏花瓣8和金属空心钻杆9。金属空心钻杆内从上至下依次设有绳索、金属配重块、钢丝软轴、取样管锁定滑块、滑槽过渡块、取样管连接头和取样管；绳索与绞车相连，取样管顶部设有取样管连接头，滑槽过渡块呈90度水平对称布置四组滑槽，钢丝软轴和取样管锁定滑块在滑槽过渡块内对称布置四组，金属空心钻杆的最下一节内侧开有取样管锁定槽，金属空心钻杆底端设有取样管支撑倒钩，取样管底部设有防漏花瓣。

绳索下端固定一个连接块。

金属配重块顶端开有滑槽，绳索下端的连接块可在滑槽内自由转动，避免整套装置转动取样时，绳索扭转变形。

钢丝软轴与取样管锁定滑块连接，在滑槽过渡块内呈90度水平对称布置四组。

取样管锁定滑块可在滑槽过渡块内自由滑动，并可进入金属空心钻杆的最下一节内侧的取样管锁定槽内，阻止取样管在金属空心钻杆内上下移动。

滑槽过渡块呈90度水平对称布置4组滑槽；滑槽过渡块下端设有多头螺纹，滑槽过渡块与取样管连接头连接时，旋转90度即可到位。

取样管连接头顶端设有多头螺纹，其与滑槽过渡块连接时，旋转90度即可到位；取样管连接头底端通过细牙螺纹与取样管在装置工作前提前连接固定。

取样管为薄壁管材，其外径与金属空心钻杆的内径匹配，壁厚不超过5毫米，顶部设有取样管连接头，底部安装有防漏花瓣。

金属空心钻杆的内径为40～200毫米，壁厚5～20毫米，单节长度2～5米，外壁有外螺纹，金属空心钻杆的最下一节内侧开有取样管锁定槽，金属空心钻杆底端设有取样管支撑倒钩，阻止取样管在金属空心钻杆内上下移动。

如图2所示，本发明装置的使用方法的步骤如下：

本发明装置的使用方法的步骤如下：

1）在地面准备阶段，将取样管连接头与取样管提前连接固定；

2）在钻探井口，用井口机械手将滑槽过渡块与取样管连接头连接，二者旋转90度拧紧；

3）开动井口电机和绞车，在金属空心钻杆中下放绳索、金属配重块、钢丝软轴、取样管锁定滑块、滑槽过渡块、取样管连接头、取样管，直至取样管接触到最下一节钻杆的底端取样管支撑倒钩，如图2a所示；

4）继续下放绳索，金属配重块也随之下放，钢丝软轴弯曲，取样管锁定滑块在滑槽过渡块的滑槽中滑出，直至取样管锁定滑块进入金属空心钻杆最下一节内侧的取样管锁定槽，完成取样管锁定，如图2b所示；

5）软岩层专用钻机开始钻探，金属空心钻杆向下旋转运动，取样管锁定滑块约束取样管，使之在金属空心钻杆内的位置被固定，样品进入取样管内。在此过程中，绳索下端的连接块在金属配重块顶端滑槽内自由转动，避免整套装置转动取样时，绳索扭转变形，如图2c所示；

6）软岩层专用钻机停止钻探；

7）开动井口电机和绞车，回收绳索、配重块、钢丝软轴，驱动取样管锁定滑块退出取样管锁定槽，完成取样管解锁，如图2d所示；

8）井口电机继续工作，直至将充满样品的取样管拉出金属空心钻杆；

9）井口机械手工作，将滑槽过渡块与取样管连接头松开，将充满样品的取样管放入指定位置，换上新的取样管，取样作业完成，取芯系统下一次作业的待命状态。

Claims (1)

1.软岩层钻探专用的空心钻杆中取样管的锁定与解锁装置，包括绳索、金属配重块、钢丝软轴、取样管锁定滑块、滑槽过渡块、取样管连接头、取样管、防漏花瓣和金属空心钻杆，其特征在于：

金属空心钻杆内从上至下依次设有绳索、金属配重块、钢丝软轴、取样管锁定滑块、滑槽过渡块、取样管连接头和取样管；绳索与绞车相连，取样管顶部设有取样管连接头，滑槽过渡块呈90度水平对称布置4组滑槽，钢丝软轴和取样管锁定滑块在滑槽过渡块内对称布置4组，金属空心钻杆的最下一节内侧开有取样管锁定槽，金属空心钻杆底端设有取样管支撑倒钩，取样管底部设有防漏花瓣；

所述的绳索下端固定一个连接块；

所述的金属配重块顶端开有滑槽，绳索下端的连接块可在滑槽内自由转动，避免整套装置转动取样时，绳索扭转变形；

所述的钢丝软轴与取样管锁定滑块连接，在滑槽过渡块内呈90度水平对称布置4组；

所述的取样管锁定滑块可在滑槽过渡块内自由滑动，并可进入金属空心钻杆的最下一节内侧的取样管锁定槽内，阻止取样管在金属空心钻杆内上下移动；

所述的滑槽过渡块呈90度水平对称布置4组滑槽；滑槽过渡块下端设有多头螺纹，滑槽过渡块与取样管连接头连接时，旋转90度即可到位；

所述的取样管连接头顶端设有多头螺纹，其与滑槽过渡块连接时，旋转90度即可到位；取样管连接头底端通过细牙螺纹与取样管在装置工作前提前连接固定；

所述的取样管为薄壁管材，其外径与金属空心钻杆的内径匹配，壁厚不超过5毫米，顶部设有取样管连接头，底部安装有防漏花瓣；

所述的金属空心钻杆的内径为40～200毫米，壁厚5～20毫米，单节长度2～5米，外壁有外螺纹，金属空心钻杆的最下一节内侧开有取样管锁定槽，金属空心钻杆底端设有取样管支撑倒钩，阻止取样管在金属空心钻杆内上下移动。

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