CN110792405A - 海底钻机绳索取芯钻具岩芯内管打捞器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种海底钻机绳索取芯钻具岩芯内管打捞器，包括打捞钢丝绳、防卡死机构、重锤杆、压杆、固定导向管、转芯卡套及钢球；打捞钢丝绳与防卡死机构连接；重锤杆固定在防卡死机构下端，压杆固定在重锤杆的下端，压杆置于固定导向管内腔内，压杆的下端设有多个压杆斜齿，压杆侧面上设有导向槽；固定导向管的内腔侧壁上设有导向键，导向槽与导向键形成导向配合；转芯卡套置于固定导向管内，钢球座固定在固定导向管底部，钢球座的环形柱的侧壁上设有多个钢球孔，每个钢球孔内设有一个钢球；转芯卡套下行能使得钢球向环形柱中心移动。本发明可以非常方便地对岩芯内管捞矛头实施“卡紧”和“释放”，同时本发明还具有结构简单紧凑、操控方便的优点。
Description
技术领域
本发明属于绳索取芯钻具领域，尤其是涉及海底钻机绳索取芯钻具岩芯内管打捞器。
背景技术
绳索取芯技术因其具有辅助作业时间短、作业效率高、护壁效果好、岩芯质量高等优点，已经成为陆地和海底钻机取芯技术的重要发展方向。绳索取芯技术的关键装置是绳索取芯钻具，绳索取芯钻具主要由取芯钻具外管和放置于取芯钻具外管内部的岩芯内管两部分组成，每完成一个回次的取芯钻进后，需要驱动打捞绞车或其他辅助装置下放打捞器对岩芯内管进行打捞。
专利CN104453765B公开了一种绳索取芯钻具的打捞器，该绳索取芯钻具的打捞器上设有阀轴、泥浆流道和一个连通于流道的泥浆泄放孔，利用泥浆驱动打捞器工作，从而实现打捞器对矛头的打捞。专利CN204163671U公开了一种绳索取心钻具打捞器，通过手动辅助作业，利用上捞钩架和下捞钩架相互配合工作，实现对内管总成的打捞。
目前，现有的绳索取芯钻具打捞器，其结构较为复杂，并且需要通过其他辅助装置（如泥浆泵、阀等）或者人工手动辅助作业，才能完成对岩芯内管的打捞作业。然而，对于海底钻机而言，由于海底钻机工作于海底，无法人工下到海底对打捞器进行手动辅助作业，需采用远程遥控操作方式，其自动化程度要求非常高。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、操控方便，可实现自由打捞和释放的海底钻机绳索取芯钻具岩芯内管打捞器。
本发明采用的技术方案是：
一种海底钻机绳索取芯钻具岩芯内管打捞器，包括打捞钢丝绳、防卡死机构、重锤杆、压杆、固定导向管、转芯卡套、压缩弹簧、钢球座及钢球；打捞钢丝绳与防卡死机构连接；重锤杆固定在防卡死机构下端，压杆固定在重锤杆的下端，压杆置于固定导向管内腔内，压杆的下端设有多个压杆斜齿，压杆侧面上沿压杆轴线方向开设有导向槽；固定导向管的内腔侧壁上沿轴线方向上设有导向键，压杆上的导向槽与固定导向管内壁的导向键形成导向配合；转芯卡套置于固定导向管内，转芯卡套的上端设有与压杆斜齿相配合的转芯斜齿I和转芯斜齿Ⅱ，转芯斜齿I和转芯斜齿Ⅱ间隔设置，转芯斜齿Ⅱ上设有U型槽；转芯卡套的内腔设有压缩弹簧座，转芯卡套的下部为喇叭口形状；所述的钢球座固定在固定导向管底部，钢球座的环形柱的顶部与转芯卡套的压缩弹簧座之间设有压缩弹簧；钢球座的环形柱的侧壁上设有多个钢球孔，每个钢球孔内设有一个钢球；转芯卡套下行能够使得钢球向环形柱中心移动，以卡入岩芯内管捞矛头的环形槽内。
上述的海底钻机绳索取芯钻具岩芯内管打捞器中，所述的防卡死机构包括密封头、防卡死弹簧、连接管、密封圈Ⅱ和吊头，吊头固定在重锤杆的上端，吊头与打捞钢丝绳的一端连接；吊头与连接管的下端连接，密封头的下端置于连接管内，密封头的下端设有凸缘，凸缘直径大于连接管顶部通孔直径；所述的防卡死弹簧置于连接管内，两端分别与吊头和密封头连接；密封头露出连接管的部分上设有密封圈I；打捞钢丝绳的另一端穿出密封头，用于与打捞绞车连接。
上述的海底钻机绳索取芯钻具岩芯内管打捞器中，所述的压杆斜齿的数量为偶数，多个压杆斜齿沿圆周方向均匀分布。
上述的海底钻机绳索取芯钻具岩芯内管打捞器中，密封头与吊头之间设有防卡死弹簧。
上述的海底钻机绳索取芯钻具岩芯内管打捞器中，密封头与连接管顶部通孔之间设有密封圈Ⅱ。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明可利用防卡死机构和重锤杆的自重提供驱动力，利用压杆斜齿、转芯斜齿I、转芯斜齿Ⅱ以及压缩弹簧之间的配合工作，不仅可以促使钢球卡入岩芯内管捞矛头的环形槽内，实现对岩芯内管捞矛头的卡紧，还可以通过驱动转芯卡套转动一个转芯斜齿的角度，促钢球退回转芯卡套的下部喇叭口内，以解除对岩芯内管捞矛头的卡紧，从而实现本发明“卡紧”模式和“释放”模式之间的转换，进而非常方便地对岩芯内管捞矛头实施“卡紧”和“释放”；本发明还具有结构简单紧凑、操控方便、成本低等优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的压杆的结构示意图。
图3是本发明的固定导向管的结构示意图。
图4是本发明的转芯卡套的结构示意图。
图5是本发明与岩芯内管捞矛头处于卡紧状态的示意图。
图6是本发明与岩芯内管捞矛头处于释放状态的示意图。
图中：1-打捞钢丝绳，2-密封头，21-密封圈Ⅰ，3-防卡死弹簧，4-连接管，41-密封圈Ⅱ，5-吊头，6-重锤杆，7-螺栓，8-压杆，81-压杆斜齿，82-导向槽，9-固定导向管，91-导向键，10-转芯卡套，101-转芯斜齿I，102-转芯斜齿Ⅱ，103-压缩弹簧座，11-压缩弹簧，12-钢球座，13-钢球，14-岩芯内管捞矛头，141-环形槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明包括打捞钢丝绳1 、防卡死机构、重锤杆6、压杆8、固定导向管9、转芯卡套10、压缩弹簧11、钢球座12及钢球13。所述的防卡死机构包括密封头2、防卡死弹簧3、连接管4、密封圈Ⅱ41和吊头5，所述吊头5固定在重锤杆6的上端，吊头5与打捞钢丝绳1的一端连接。吊头5与连接管4的下端连接，密封头2的下端置于连接管4内，密封头2的下端设有凸缘，凸缘直径大于连接管4顶部通孔直径，能够防止密封头2从连接管4脱出，密封头2与吊头5之间设有防卡死弹簧3，防卡死弹簧3位于连接管4内，密封头2与连接管4顶部通孔之间设有密封圈Ⅱ41。密封头2露出连接管的部分上设有密封圈I 21；打捞钢丝绳1的另一端穿出密封头2的中心孔，用于与打捞绞车连接。
压杆8通过螺栓7固定在重锤杆6的下端，压杆8置于固定导向管9内腔内，如图2所示，压杆8的下端设有多个压杆斜齿81，压杆斜齿81的数量为偶数个，沿圆周方向均匀布置。压杆8侧面上沿压杆轴线方向开设有导向槽82。如图3所示，固定导向管9的内腔侧壁上沿轴线方向上设有导向键91，压杆8上的导向槽82与固定导向管9内壁的导向键91形成导向配合。如图4、5所示，转芯卡套10置于固定导向管9内，转芯卡套10的上端设有与压杆斜齿81相配合的转芯斜齿I 101和转芯斜齿Ⅱ102，转芯斜齿I 101和转芯斜齿Ⅱ102间隔布置，转芯斜齿Ⅱ102上设有U型槽，U型槽位于转芯斜齿Ⅱ102较低的一端。转芯卡套10的内腔设有压缩弹簧座103，转芯卡套10的下部为喇叭口形状。所述的钢球座12固定在固定导向管9底部，钢球座12的环形柱的顶部与转芯卡套10的压缩弹簧座103之间设有压缩弹簧11。钢球座12的环形柱的侧壁上设有多个钢球孔，每个钢球孔内设有一个钢球13；转芯卡套10下行能够使得钢球13向环形柱中心移动，以卡入岩芯内管捞矛头14的环形槽141内。所述的钢球孔为阶梯孔，钢球孔外段的直径大于钢球13直径，内段的直径略小于钢球13的直径，使得钢球不会在钢球座12的中心孔掉落。转芯卡套10的下部内孔的半径与钢球座12外圆半径之差小于钢球13的直径，以防止从转芯卡套10与钢球座12之间的间隙掉落。
所述的转芯斜齿I 101和转芯斜齿Ⅱ102的数量与压杆斜齿81的数量相同；释放状态时，所述的转芯斜齿Ⅱ102的U形槽上部在与导向键91下部配合，此时压杆斜齿81的下端尖端与转芯斜齿I 101的上端尖端相对，压杆8下压时，首先压杆斜齿81的下端尖端与转芯斜齿I 101的上端尖端接触，在压杆斜齿81下压力作用下，由于导向键91的作用，转芯卡套10竖直下行，直至转芯卡套10转芯斜齿I 101的上端尖端低于导向键91下端，此时，压杆8继续下压，压杆斜齿81与转芯斜齿I 101的斜面产生一个旋转力，使得转芯卡套10转动，然后松开压杆8，转芯卡套10在压缩弹簧11的弹力作用下上行，使得导向键91卡入转芯斜齿I101底端，这时，本发明处于卡紧状态。
如图5、6所示，本发明的具体使用方法如下：
（1）在海底钻机进行取芯钻进之前，驱动打捞绞车回收打捞钢丝绳1带动本发明回收至钻进动力头主动钻杆顶部的供水罩内，利用防卡死机构的密封头2露出连接管的部分上设有密封圈I 21对供水罩顶部进行密封；在海底钻机进行取芯钻进过程中，迫使冲洗液沿本发明与钻进动力头主动钻杆之间的环状间隙流经钻杆内腔到达绳索取芯钻具的钻头的底部，实现钻头冷却和冲洗液循环。
（2）待海底钻机在海底取芯钻进结束，关闭冲洗液后，对岩芯内管进行打捞作业，首先驱动打捞绞车释放打捞钢丝绳1，本发明在自重作用下，将沿钻进动力头主动钻杆、钻杆向下运动，当本发明下放至岩芯内管捞矛头14上端时，本发明的钢球座12先套住岩芯内管顶部的岩芯内管捞矛头14并停止向下运动，由于本发明的防卡死机构和重锤杆6在自重的作用下还将继续向下运动，并迫使压杆8继续向下运动，在压杆斜齿81、转芯斜齿I101、转芯斜齿Ⅱ102以及压缩弹簧11的配合作业下，转芯卡套10将转动一个转芯斜齿Ⅰ或转芯斜齿Ⅱ的角度，固定导向管9内壁上的导向键91将进入没有开设U型槽的转芯斜齿I101内，转芯卡套10的下部将迫使钢球座12的钢球孔内的钢球13向环形柱中心移动，促使钢球13卡入岩芯内管捞矛头14的环形槽141内，此时本发明将实现从“释放”模式到“卡紧”模式的转换，从而实现对岩芯内管捞矛头14的卡紧。
（3）驱动打捞绞车回收打捞钢丝绳1带动本发明向上回收，此时固定导向管9内壁上的导向键91顶住没有开设U型槽的转芯斜齿I101，转芯卡套10向上运动受限，转芯卡套10的下部将阻止卡入岩芯内管捞矛头14的环形槽141内的钢球13向外运动，本发明将带着岩芯内管一同向上回收。
（4）待岩芯内管被回收至岩芯内管捞矛头14离钻进动力头主动钻杆下端10-20厘米处时，控制打捞绞车停止回收打捞钢丝绳1，然后利用海底钻机上的移管机械手握紧岩芯内管，并驱动打捞绞车释放打捞钢丝绳1，本发明的防卡死机构和重锤杆6在自重作用下，迫使压杆8向下运动，在压杆斜齿81、转芯斜齿I101、转芯斜齿Ⅱ102以及压缩弹簧11的配合作业下，转芯卡套10将转动一个I 或转芯斜齿Ⅱ的角度，此时固定导向管9内壁上的导向键91将进入开设有U型槽的转芯斜齿Ⅱ102内，转芯卡套10在压缩弹簧11作用下继续向上运动，钢球座12的钢球孔内的钢球13将退回至转芯卡套10的下部喇叭口内，此时本发明将实现从“卡紧”模式到“释放”模式的转换，从而解除对岩芯内管捞矛头14的卡紧，随后，驱动打捞绞车回收打捞钢丝绳1，本发明将解除与岩芯内管捞矛头14的连接。
Claims (5)
1.一种海底钻机绳索取芯钻具岩芯内管打捞器，其特征是：包括打捞钢丝绳、防卡死机构、重锤杆、压杆、固定导向管、转芯卡套、压缩弹簧、钢球座及钢球；打捞钢丝绳与防卡死机构连接；重锤杆固定在防卡死机构下端，压杆固定在重锤杆的下端，压杆置于固定导向管内腔内，压杆的下端设有多个压杆斜齿，压杆侧面上沿压杆轴线方向开设有导向槽；固定导向管的内腔侧壁上沿轴线方向上设有导向键，压杆上的导向槽与固定导向管内壁的导向键形成导向配合；转芯卡套置于固定导向管内，转芯卡套的上端设有与压杆斜齿相配合的转芯斜齿I和转芯斜齿Ⅱ，转芯斜齿I和转芯斜齿Ⅱ间隔设置，转芯斜齿Ⅱ上设有U型槽；转芯卡套的内腔设有压缩弹簧座，转芯卡套的下部为喇叭口形状；所述的钢球座固定在固定导向管底部，钢球座的环形柱的顶部与转芯卡套的压缩弹簧座之间设有压缩弹簧；钢球座的环形柱的侧壁上设有多个钢球孔，每个钢球孔内设有一个钢球；转芯卡套下行能够使得钢球向环形柱中心移动，以卡入岩芯内管捞矛头的环形槽内。
2.根据权利要求1所述的海底钻机绳索取芯钻具岩芯内管打捞器，其特征是：所述的防卡死机构包括密封头、防卡死弹簧、连接管、密封圈Ⅱ和吊头，吊头固定在重锤杆的上端，吊头与打捞钢丝绳的一端连接；吊头与连接管的下端连接，密封头的下端置于连接管内，密封头的下端设有凸缘，凸缘直径大于连接管顶部通孔直径；所述的防卡死弹簧置于连接管内，两端分别与吊头和密封头连接；密封头露出连接管的部分上设有密封圈I；打捞钢丝绳的另一端穿出密封头，用于与打捞绞车连接。
3.根据权利要求1所述的海底钻机绳索取芯钻具岩芯内管打捞器，其特征是：所述的压杆斜齿的数量为偶数，多个压杆斜齿沿圆周方向均匀分布。
4.根据权利要求2所述的海底钻机绳索取芯钻具岩芯内管打捞器，其特征是：密封头与吊头之间设有防卡死弹簧。
5.根据权利要求2或4所述的海底钻机绳索取芯钻具岩芯内管打捞器，其特征是：密封头与连接管顶部通孔之间设有密封圈Ⅱ。
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