CN109538147A - 单动双管冲击取芯钻具 - Google Patents

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蒋良文
杜宇本
刘泽军
林�建
张雨露
屈科
汪国信
张雄文
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Abstract

单动双管冲击钻进取芯钻具，以实现冲击钻进快速地钻取原状地层岩芯，且很好地保证所采取岩芯的原状性，而且原状地层岩芯不受扰动。包括冲击取芯钻具外管组合体和取芯内管组合体，所述冲击取芯钻具外管组合体包括钻具外管、冲击器上接头和冲击取芯钻头，冲击器上接头的中部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；所述冲击器上接头的下部延伸入钻具外管内腔中，其上安装连接组件，连接组件的下端固定设置轴承；所述取芯内管组合体位于钻具外管内腔中，其环形外壁与钻具外管内腔环形侧壁之间存在间隙，取芯内管组合体的上端与轴承的内环连接，取芯内管组合体不随钻具外管转动。

Description

单动双管冲击取芯钻具
技术领域
本发明涉及钻探机具，特别涉及一种单动双管冲击取芯钻具，可实现冲击钻进快速地钻取原状地层岩芯，且很好地保证所采取岩芯的原状性。
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,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、泥浆护壁钻进取心，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，但存在如下几方面的明显的不足：(1)取芯样不能保持地层的原状，对鉴别岩土层的性状误差较大。(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。(3)岩芯内管随着外管一起转动，使得进入岩芯管的岩芯被多次扰动，采取到的岩土样再次被破坏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种单动双管冲击钻进取芯钻具，以实现冲击钻进快速地钻取原状地层岩芯，且很好地保证所采取岩芯的原状性，而且原状地层岩芯不受扰动。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的单动双管冲击钻进取芯钻具，其特征是：包括冲击取芯钻具外管组合体和取芯内管组合体，所述冲击取芯钻具外管组合体包括钻具外管、冲击器上接头和冲击取芯钻头，冲击器上接头的中部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；所述冲击器上接头的下部延伸入钻具外管内腔中，其上安装连接组件，连接组件的下端固定设置轴承；所述取芯内管组合体位于钻具外管内腔中，其环形外壁与钻具外管内腔环形侧壁之间存在间隙，取芯内管组合体的上端与轴承的内环连接，取芯内管组合体不随钻具外管转动。
本发明的有益效果是，冲击取芯钻具外管组合体随着钻杆一起转动，而取芯内管组合体不随钻具外管转动，既能采用冲击钻进快速地钻取岩芯，而且原状地层岩芯不受扰动，从而很好地保证所采取岩芯的原状性；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
本说明书包括如下四幅附图：
图1是本发明单动双管冲击钻进取芯钻具的结构示意图；
图2是本发明单动双管冲击钻进取芯钻具的外部结构示意图；
图3是本发明单动双管冲击钻进取芯钻具的内部结构示意图；
图4是本发明单动双管冲击钻进取芯钻具的风流通路径示意图；
图中示出构件和对应的标记：冲击取芯钻具外管10、冲击器上接头11、冲击取芯钻头12、轴承座13、连接轴14、六角厚螺母15、垫片16、轴承17、取芯半合内管20、上紧箍圈21、下紧箍圈22、内管上接头23。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明单动双管冲击取芯钻具进一步说明。
参照图1、图2，本发明的单动双管冲击钻进取芯钻具包括冲击取芯钻具外管组合体和取芯内管组合体。所述冲击取芯钻具外管组合体包括钻具外管10、冲击器上接头11和冲击取芯钻头12，冲击器上接头11的中部通过螺纹与钻具外管10上端连接，钻具外管10下端通过螺纹与取芯钻头12连接。所述冲击器上接头11的下部延伸入钻具外管10内腔中，其上安装连接组件，连接组件的下端固定设置轴承17。所述取芯内管组合体位于钻具外管10内腔中，其环形外壁与钻具外管10内腔环形侧壁之间存在间隙，取芯内管组合体的上端与轴承17的内环连接，取芯内管组合体不随钻具外管10转动。
参照图1，冲击器上接头11上端通过键槽与取芯冲击器下端连接，冲击取芯钻具外管组合体随着钻杆一起转动，而取芯内管组合体不随钻具外管转动，既能采用冲击钻进快速地钻取岩芯，而且原状地层岩芯不受扰动，从而很好地保证所采取岩芯的原状性。
参照图3，所述取芯内管组合体由取芯内管、上紧箍圈21、下紧箍圈22和内管上接头23构成，取芯内管由两个取芯半合内管20对合而成，其上端、下端分别由上紧箍圈21、下紧箍圈22固定，内管上接头23安装在取芯内管的上端，内管上接头23的上端与轴承17的内环插接。
参照图2，所述连接组件由轴承座13、连接轴14、六角厚螺母15和垫片16构成。具有下台阶部的连接轴14的上部穿过轴承座13的心孔，且由六角厚螺母15锁紧固定。垫片16设置于轴承座13底面与下台阶部的顶面之间。所述下台阶部具有内孔，轴承17的外环与该内孔紧配合连接。
参照图1，在装入取芯内管组合体前，先从取芯钻具外管组合体卸下冲击取芯钻头12，内管上接头23插入轴承17的内环，将取芯内管组合体安装在钻具外管10内腔中，安装好冲击取芯钻头12后即可进行冲击钻进取芯作业。退取岩芯时，卸下冲击取芯钻头12，从钻具外管10内腔中取出取芯内管组合体，从取芯内管上拆除上紧箍圈21、下紧箍圈22，两个扣合的取芯半合内管20解体，得到完整的岩芯。
参照图4，从图示风路工作路径可知，工作用风不直接接触到岩芯，从而很好的保护了取芯芯样。
以上所述只是用图解说明本发明单动双管冲击钻进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.单动双管冲击钻进取芯钻具，其特征是：包括冲击取芯钻具外管组合体和取芯内管组合体，所述冲击取芯钻具外管组合体包括钻具外管(10)、冲击器上接头(11)和冲击取芯钻头(12)，冲击器上接头(11)的中部通过螺纹与钻具外管(10)上端连接，钻具外管(10)下端通过螺纹与取芯钻头(12)连接；所述冲击器上接头(11)的下部延伸入钻具外管(10)内腔中，其上安装连接组件，连接组件的下端固定设置轴承(17)；所述取芯内管组合体位于钻具外管(10)内腔中，其环形外壁与钻具外管(10)内腔环形侧壁之间存在间隙，取芯内管组合体的上端与轴承(17)的内环连接，取芯内管组合体不随钻具外管(10)转动。
2.如权利要求1所述的单动双管冲击钻进取芯钻具，其特征是：所述取芯内管组合体由取芯内管、上紧箍圈(21)、下紧箍圈(22)和内管上接头(23)构成，取芯内管由两个取芯半合内管(20)对合而成，其上端、下端分别由上紧箍圈(21)、下紧箍圈(22)固定，内管上接头(23)安装在取芯内管的上端，内管上接头(23)的上端与轴承(17)的内环插接。
3.如权利要求1所述的单动双管冲击钻进取芯钻具，其特征是：所述连接组件由轴承座(13)、连接轴(14)、六角厚螺母(15)和垫片(16)构成，具有下台阶部的连接轴(14)的上部穿过轴承座(13)的心孔，且由六角厚螺母(15)锁紧固定；垫片(16)设置于轴承座(13)底面与下台阶部的顶面之间；所述下台阶部具有内孔，轴承(17)的外环与该内孔紧配合连接。
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