CN109025873B - 深孔内管到位全自动报信绳索取心钻具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种一种深孔内管到位全自动报警绳索取心钻具，是由内管总成和外管总成两部分组成，内管总成包括捞矛头、第一弹性销和第一弹卡回收管，捞矛头通过第一弹性销与第一弹卡回收管铰接，打捞机构通过打捞器与打捞机构的连接实现将钻具内管总成放入孔内和回收的过程。本发明通过提供一个泥浆压力峰值来实现到位报信，并在实现报信后泥浆压力恢复到正常值，对泥浆泵的损害较小，同时降低了对泵自身的性能要求，提高了泵的使用寿命，不需要泵在钻进过程中保持高压力，因此对钻进不产生不良影响。本发明减少了钻进辅助时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种深孔内管到位全自动报警绳索取心钻具，尤其适用于深孔地质岩心钻探。
背景技术
随着经济的高速发展，能源的消耗也日益增长，浅层石油、煤和天然气等常规能源大量消耗，从其剩余储量来看，常规浅层能源已经无法继续长期支撑现代工业，因此各国都积极探索深部油气资源。运用地质岩心钻探绳索取心方法对较深地层所储藏能源进行勘探就变得尤为重要。
在应用绳索取芯技术进行钻探过程中，能否准确的判断内管总成这是否到位是绳索取芯能否成功的关键。钻探实践证明，在1500米以上时内管到位可以听到声音，超过1500米以后，判断内管是否到位十分困难。在钻进过程中，当内管到位后内管上的悬挂环与外管上的座环接触堵住泥浆通路，泥浆进入内管上的入水孔，从出水孔派出，从而形成钻杆内部的泥浆通路。目前的内管到位报警机构通过内管到位后改变泵压来实现内管到位报警，即在入水孔与出水孔之间设置阀堵，使泥浆必须顶开阀堵才能从出水孔排出，这个过程中泥浆泵的压力升高。这种机构在泥浆顶开阀堵后必须一直保持较高压力以保证阀堵一直保持打开，这样会增大钻进过程中的泵压，对泵有很大的损害，因此阀堵的开启压力不能太大，而在深孔钻探时泵压变化太小是观察不到的，所以不适合用于深孔绳索取芯钻探。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种结构简单、动作容易实现、全自动实现到位报信过程、对泵要求较低的深孔内管到位全自动报警绳索取心钻具。
本发明是由内管总成和外管总成组成，内管总成包括捞矛头、第一弹性销和第一弹卡回收管，捞矛头通过第一弹性销与第一弹卡回收管铰接，打捞机构通过打捞器与打捞机构的连接实现将钻具内管总成放入孔内和回收的过程。
第一弹卡回收管与弹卡座通过第二弹性销铰接，第二弹性销与弹卡座的连接为可动连接，第二弹性销与第一弹卡回收管之间为固定连接，第一弹卡回收管可在自身重力和打捞器拉力作用下延竖直方向移动固定的距离。第一弹卡为两片通过第三弹性销形成可转动的连接，第一扭簧保持第一弹卡在弹卡座内保持张开，第三弹性销与弹卡座通过第三弹性销形成固定连接，第一弹卡的两片弹卡片卡在第一弹卡挡头上，保证在钻进过程中内管总成不会因为岩芯进入岩芯管时产生的上顶力使内管总成向上移动造成“飞管”事故；同时弹卡机构的上定位功能保证内管不会在钻进过程中由于岩芯的上顶力而使岩芯管过早进入储冷机构中导致冷冻取芯失败。
弹卡座与上阀座通过螺纹连接，悬挂环与上阀座通过螺纹连接，阀芯上部与上阀座接触，下部由弹簧的预紧力进行支撑，弹簧下部由第二弹卡挡头提供上顶力，第二弹卡挡头位于上阀座内部，下部由碟簧提供上顶力，第二弹卡与阀芯通过第四弹性销形成可转动的连接，第二扭簧保持第二弹卡张开，碟簧下部由第二弹卡回收管提供上顶力，当内管到位后，悬挂环与座环接触，泥浆循环通路堵塞，泥浆进入入水孔泥浆压力升高并顶开阀芯，阀芯带动第二弹卡下行至第二弹卡挡头下部，第二弹卡张开卡在第二弹卡挡头下部，阀芯无法回位，泥浆通道被打开，泥浆压力回复到正常值，由于碟簧的上顶作用保持第二弹卡挡头不下移。第二弹卡回收管套在阀芯的下部，第二弹卡回收管下部与第一内接手通过螺纹连接，在钻探结束后岩心装满岩心管，岩心管受上顶力带动第二弹卡回收管上行将第二弹卡的两篇弹卡片闭合，第二弹卡回位到第二弹卡回收管上部。阀芯上行堵住泥浆通道，泵压再次升高证明岩心已装满岩心管或发生了岩心卡堵现象。
第一轴承由上承座与下轴承座固定密封，第二轴承由下轴承座与弹簧固定，弹簧上端由第二轴承支撑，下端由圆螺母支撑，圆螺母与第一内接手通过螺纹连接，安全销穿过圆螺母与第一内接手上的孔保证圆螺母不松动，下轴承座与第二内接手通过螺纹连接，油杯通过螺纹与第二内接手连接，第二内接手与止逆阀座通过螺纹连接，止逆钢球由自身重力坐落在止逆阀座的阀口上，二者为静接触，止逆阀座通过螺纹与岩心管连接，岩心管与卡簧座通过螺纹连接，卡簧坐于卡簧座下部锥形内壁上，卡簧座下部与钻头之间保持2-3毫米间隙。
第一弹卡挡头与弹卡室通过螺纹连接，弹卡室通过螺纹与第一扩孔器连接，第一扩孔器与外接手通过螺纹连接，外接手通过螺纹与第二扩孔器连接，第二扩孔器通过螺纹与钻头连接。
本发明的有益效果：
本发明通过提供一个泥浆压力峰值来实现到位报信，并在实现报信后你将压力恢复到正常值，对泥浆泵的损害较小，同时降低了对泵自身的性能要求，提高了泵的使用寿命，不需要泵在钻进过程中保持高压力，因此对钻进不产生不良影响。由于阀堵在打开后不会回位，阀堵弹簧的预紧力可设置较大值，这样的较大压力峰值在深孔绳索取芯钻探过程中时和容易被检测到的，因此可以在深孔钻进中实现内管到位报警，在钻探借束后，岩心装满岩心管内管总成承受上顶力将阀芯压紧在阀座上，泥浆通路堵死，泥浆泵压力升高证明岩心已装满岩心管，同时第二弹卡被收回，提出内管并取出岩心后可直接进行下一次钻探，从而减少钻进辅助时间。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的上段部分示意图。
图3是本发明的中段部分示意图。
图4是本发明的下段部分示意图。
其中：1.第一弹卡挡头，2.捞矛头，3.第一弹性销，4.第一弹卡回收管，5.弹卡座，6.第二弹性销，7.第一扭簧，8.第一弹卡，9.第三弹性销，10.弹卡室，11.上阀座，12.阀芯，13.悬挂环，14.座环，15.第一弹簧，16第二扭簧，17.第二弹卡，18.第四弹性销，19.第二弹卡挡头，20.碟簧，21.第二弹卡回收管，22.第一内接手，23.第一扩孔器，24.上轴承座，25.外接手，26.第一轴承，27.下轴承座，28.第二轴承，29.第二弹簧，30.圆螺母，31.安全销，32.第二内接手，33.油杯，34.止逆钢球，35.止逆阀座，36.岩心管，37第二扩孔器，38.卡簧，39.卡簧座，40钻头。
具体实施方式
请参阅图1、图2、图3和图4所示，本实施例是由内管总成和外管总成组成，内管总成包括捞矛头2、第一弹性销3和第一弹卡回收管4，捞矛头2通过第一弹性销3与第一弹卡回收管4铰接，打捞机构通过打捞器与打捞机构的连接实现将钻具内管总成放入孔内和回收的过程。
第一弹卡回收管4与弹卡座5通过第二弹性销6铰接，第二弹性销6与弹卡座5的连接为可动连接，第二弹性销6与第一弹卡回收管4之间为固定连接，第一弹卡回收管4可在自身重力和打捞器拉力作用下延竖直方向移动固定的距离。第一弹卡8为两片通过第三弹性销9形成可转动的连接，第一扭簧7保持第一弹卡8在弹卡座5内保持张开，第三弹性销9与弹卡座5通过第三弹性销9形成固定连接，第一弹卡8的两片弹卡片卡在第一弹卡挡头1上，保证在钻进过程中内管总成不会因为岩芯进入岩芯管时产生的上顶力使内管总成向上移动造成“飞管”事故；同时弹卡机构的上定位功能保证内管不会在钻进过程中由于岩芯的上顶力而使岩芯管过早进入储冷机构中导致冷冻取芯失败。
弹卡座5与上阀座11通过螺纹连接，悬挂环13与上阀座11通过螺纹连接，阀芯12上部与上阀座11接触，下部由弹簧15的预紧力进行支撑，弹簧15下部由第二弹卡挡头19提供上顶力，第二弹卡挡头19位于上阀座11内部，下部由碟簧20提供上顶力，第二弹卡17与阀芯12通过第四弹性销18形成可转动的连接，第二扭簧16保持第二弹卡17张开，碟簧20下部由第二弹卡回收管21提供上顶力，当内管到位后，悬挂环13与座环14接触，泥浆循环通路堵塞，泥浆进入入水孔泥浆压力升高并顶开阀芯12，阀芯12带动第二弹卡17下行至第二弹卡挡头19下部，第二弹卡17张开卡在第二弹卡挡头19下部，阀芯12无法回位，泥浆通道被打开，泥浆压力回复到正常值，由于碟簧20的上顶作用保持第二弹卡挡头19不下移。第二弹卡回收管21套在阀芯12的下部，第二弹卡回收管21下部与第一内接手22通过螺纹连接，在钻探结束后岩心装满岩心管36，岩心管36受上顶力带动第二弹卡回收管21上行将第二弹卡17的两篇弹卡片闭合，第二弹卡17回位到第二弹卡回收管21上部。阀芯12上行堵住泥浆通道，泵压再次升高证明岩心已装满岩心管36或发生了岩心卡堵现象。
第一轴承26由上轴承座24与下轴承座27固定密封，第二轴承28由下轴承座27与弹簧29固定，弹簧29上端由第二轴承28支撑，下端由圆螺母30支撑，圆螺母30与第一内接手22通过螺纹连接，安全销31穿过圆螺母30与第一内接手22上的孔保证圆螺母30不松动，下轴承座27与第二内接手32通过螺纹连接，油杯33通过螺纹与第二内接手32连接，第二内接手32与止逆阀座35通过螺纹连接，止逆钢球34由自身重力坐落在止逆阀座35的阀口上，二者为静接触，止逆阀座35通过螺纹与岩心管36连接，岩心管36与卡簧座39通过螺纹连接，卡簧38坐于卡簧座39下部锥形内壁上，卡簧座39下部与钻头40之间保持2-3毫米间隙。
第一弹卡挡头1与弹卡室10通过螺纹连接，弹卡室10通过螺纹与第一扩孔器23连接，第一扩孔器23与外接手25通过螺纹连接，外接手25通过螺纹与第二扩孔器37连接，第二扩孔器37通过螺纹与钻头40连接。
Claims (1)
1.一种深孔内管到位全自动报警绳索取心钻具，其特征在于：是由内管总成和外管总成组成，内管总成包括捞矛头（2）、第一弹性销（3）和第一弹卡回收管（4），捞矛头（2）通过第一弹性销（3）与第一弹卡回收管（4）铰接；
第一弹卡回收管（4）与弹卡座（5）通过第二弹性销（6）铰接，第二弹性销（6）与弹卡座（5）的连接为可动连接，第二弹性销（6）与第一弹卡回收管（4）之间为固定连接，第一弹卡回收管（4）可在自身重力和打捞器拉力作用下延竖直方向移动固定的距离；第一弹卡（8）为两片通过第三弹性销（9）形成可转动的连接，第一扭簧7保持第一弹卡（8）在弹卡座（5）内保持张开，第三弹性销（9）与弹卡座（5）通过第三弹性销（9）形成固定连接，第一弹卡（8）的两片弹卡片卡在第一弹卡挡头（1）上；
弹卡座（5）与上阀座（11）通过螺纹连接，悬挂环（13）与上阀座（11）通过螺纹连接，阀芯（12）上部与上阀座（11）接触，下部由第一弹簧（15）的预紧力进行支撑，第一弹簧（15）下部由第二弹卡挡头（19）提供上顶力，第二弹卡挡头（19）位于上阀座（11）内部，下部由碟簧（20）提供上顶力，第二弹卡（17）与阀芯（12）通过第四弹性销（18）形成可转动的连接，第二扭簧（16）保持第二弹卡（17）张开，碟簧（20）下部由第二弹卡回收管（21）提供上顶力，当内管到位后，悬挂环（13）与座环（14）接触，泥浆循环通路堵塞，泥浆进入入水孔泥浆压力升高并顶开阀芯（12），阀芯（12）带动第二弹卡（17）下行至第二弹卡挡头（19）下部，第二弹卡（17）张开卡在第二弹卡挡头（19）下部，阀芯（12）无法回位，泥浆通道被打开，泥浆压力回复到正常值，由于碟簧（20）的上顶作用保持第二弹卡挡头（19）不下移；第二弹卡回收管（21）套在阀芯（12）的下部，第二弹卡回收管（21）下部与第一内接手（22）通过螺纹连接，在钻探结束后岩心装满岩心管（36），岩心管（36）受上顶力带动第二弹卡回收管（21）上行将第二弹卡（17）的两篇弹卡片闭合，第二弹卡（17）回位到第二弹卡回收管（21）上部；阀芯（12）上行堵住泥浆通道，泵压再次升高证明岩心已装满岩心管（36）或发生了岩心卡堵现象；
第一轴承（26）由上承座（24）与下轴承座（27）固定密封，第二轴承（28）由下轴承座（27）与第二弹簧（29）固定，第二弹簧（29）上端由第二轴承（28）支撑，下端由圆螺母（30）支撑，圆螺母（30）与第一内接手（22）通过螺纹连接，安全销（31）穿过圆螺母（30）与第一内接手（22）上的孔保证圆螺母（30）不松动，下轴承座（27）与第二内接手（32）通过螺纹连接，油杯（33）通过螺纹与第二内接手（32）连接，第二内接手（32）与止逆阀座（35）通过螺纹连接，止逆钢球（34）由自身重力坐落在止逆阀座（35）的阀口上，二者为静接触，止逆阀座（35）通过螺纹与岩心管（36）连接，岩心管（36）与卡簧座（39）通过螺纹连接，卡簧（38）坐于卡簧座（39）下部锥形内壁上，卡簧座（39）下部与钻头（40）之间保持2-3毫米间隙；
第一弹卡挡头（1）与弹卡室（10）通过螺纹连接，弹卡室（10）通过螺纹与第一扩孔器（23）连接，第一扩孔器（23）与外接手（25）通过螺纹连接，外接手（25）通过螺纹与第二扩孔器（37）连接，第二扩孔器（37）通过螺纹与钻头（40）连接。
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