CN111997556A - 一种适用于地质勘探的卡爪式绳索取心钻具的打捞器 - Google Patents

一种适用于地质勘探的卡爪式绳索取心钻具的打捞器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于地质勘探的卡爪式绳索取心钻具的打捞器，包括顶杆、卡爪抓捕罩、支架、释放勾、导正套、触发滑套、提拉轴、弹簧压盖及接头。提拉轴上端与接头连接；提拉轴的下端位于支架中，支架的顶部设有弹簧压盖；支架的键槽内铰接有释放勾；支架的下部连接卡爪抓捕罩，顶杆和导正套位于支架内，导正套和支架之间设置有顶杆释放弹簧；支架的上部设有弹簧压盖，提拉轴通过弹簧压盖的中心孔置于支架内；接头与提拉轴销接置于弹簧压盖的上部，接头的下部连接触发滑套，释放勾的尾部设置在触发滑套内。本发明在回收卡爪式绳索取心钻具的过程中，钻具遇到异常卡阻时本发明具有自脱卡功能，能够实现与钻具卡爪的安全分离。

Description

一种适用于地质勘探的卡爪式绳索取心钻具的打捞器
技术领域
本发明涉及一种适用于地质勘探的卡爪式绳索取心钻具打捞器。
背景技术
绳索取心钻进技术具有钻进效率高、对样品的扰动程度小等优点在地质探勘领域得到广泛应用。目前，常规绳索取心钻具的顶部采用的是矛头结构形式，通过打捞器中的卡夹对矛头实现抓捕并完成钻具的回收提升。在垂直钻孔工况下如提升过程如遇到异常卡阻情况，则在孔口人工投放脱卡管，在冲击力的作用下脱卡管套住打捞器卡夹的尾部，使卡夹张开从而实打捞器与内管总成的分离，避免钻探事故的扩大。但是在垂直深孔和水平孔的内管总成提升中，脱卡管在投送的过程中受孔内冲洗液浮力以及无法依靠自重下行等因素的影响非常容易导致其在投送时冲击力不够从而无法完成打捞器与内管总成的脱卡分离。
相比于顶部矛头形式的绳索取心钻具，卡爪式的绳索取心钻具具有以下优点：1.相比于提升过程中矛头的集中受力形式，卡爪式结构在提升过程其受力由多片卡爪结构共同承担，在大口径、重质量的钻具提升中可靠性高；2. 在投送钻具作业时，常规钻具的弹卡板是在弹簧力下的作用下抵在钻杆的内表面上向下滑行，其非正常磨损严重，而卡爪式钻具的每片卡爪弹簧力较小，有利于减缓投送过程中的磨损；3. 多片卡爪形式提高了正常钻进时的定位可靠性，能够避免跑钻事故的发生。当采用卡爪式绳索钻具时，目前的打捞形式是利用钟罩式的打捞器对多片卡爪进行抓捕。但是，当提升遇到卡阻时，该形式无法进行有效、快捷、可靠的脱卡操作，限制了卡爪式绳索取心钻具在复杂地层的广泛应用推广，使得其工作可靠性及稳定性下降。
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、可靠性高的适用于地质勘探的卡爪式绳索取心钻具的打捞器，它能使得钻具遇到卡阻时实现自动脱卡操作，降低事故损失。
本发明采用的技术方案是：一种适用于地质勘探的卡爪式绳索取心钻具的打捞器，包括顶杆、卡爪抓捕罩、支架、释放钩、导正套、触发滑套、提拉轴、弹簧压盖、接头及提拉组件，提拉组件与接头连接，接头为管状结构，提拉轴上端与接头连接；提拉轴的下端位于支架中，提拉轴的下端设有凸缘，支架的顶部设有弹簧压盖，弹簧压盖与凸缘之间设有弹簧；所述的支架为管状结构，支架的侧壁上设有多个键槽，每个键槽内设有铰接有一个释放钩，释放钩的中部与支架铰接，释放钩的下部设有钩子，钩子能伸入支架中心孔内，释放钩上部外侧壁上设有卡槽，卡槽的上部设有与触发滑套底部斜面相配合的斜面，释放钩顶部与支架之间设有弹簧；触发滑套位于支架外侧，触发滑套底部置于卡槽内，上端与接头连接；所述的顶杆固定安装在导正套下端中心孔内，导正套的侧壁上设有钩槽，导正套插装在支架下端中心孔内，通过释放钩下端的钩子钩住钩槽固定，导正套和支架之间设有顶杆释放弹簧，所述的卡爪捕捉罩安装在支架的下端。
上述的适用于地质勘探的卡爪式绳索取心钻具的打捞器中，所述的提拉组件通过接头压盖与接头连接，接头压盖的上端与提拉组件螺接，接头压盖的下端与接头螺接；提拉轴的上端通过圆柱销与接头连接。
上述的适用于地质勘探的卡爪式绳索取心钻具的打捞器中，所述的接头中心孔下端处设有衬套，衬套中设有钢球，接头压盖压紧钢球。
上述的适用于地质勘探的卡爪式绳索取心钻具的打捞器中，所述的弹簧压盖设有多个过水槽，过水槽沿轴向设置；所述的弹簧压盖侧壁上设有多个通孔I，通孔I内端连通相对应的过水槽，触发滑套上设有多个通孔Ⅱ，通孔Ⅱ和通孔I实现过水槽与外界的连通。
上述的适用于地质勘探的卡爪式绳索取心钻具的打捞器中，所述的卡爪抓捕罩的内部设置有顶杆行程限位台阶，顶杆行程限位台阶垂直于顶杆的轴线设置，卡爪抓捕罩的底部能与卡爪的顶部相互咬合。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1）本发明在进行打捞过程遇到异常卡阻时具备自解卡功能，能够在卡爪式绳索取心钻具在回收提升异常时实现打捞器与内管总成的安全分离，从而避免钻探事故的进一步扩大。且本发明的打捞器同时满足在垂直钻孔和水平钻孔工况下的应用，具有较强的工况兼容性。
2）本发明的打捞器脱卡方式是通过滑套轴向移动迫使释放勾发生转动从而实现脱卡动作，其滑套的轴向移动行程可根据弹簧选型进行调整，其移动范围的可调整性和工作可靠性优于常规投送脱卡管形式。
3）本发明在进行脱卡的动作中，脱卡杆的作用力大小由直接由蓄力弹簧控制，其可调整范围大，且不会发生投送脱卡管在投送时受作用力抵消造成冲击力下降的情况，脱卡成功率高。
4）本发明在的释放勾尾部内置于触发滑套内，能够降低提升过程中误触发的概率，提高工作可靠性。
附图说明
图1为本发明剖视图。
图2是导正套结构示意图。
图3是本发明支架的结构示意图。
图4是本发明释放勾的结构示意图。
图5是本发明触发滑套的结构示意图。
图6是本发明正常打捞状态示意图。
图7是本发明遇阻安全脱卡状态示意图。
图中：1-顶杆；2-卡爪抓捕罩；3-支架；4-释放勾；5-圆柱销1；6- 弹簧；7-导正套；8-顶杆释放弹簧；9-提拉轴；10-弹簧；11-弹簧压盖；12-触发滑套；13-圆柱销2；14-接头；15-衬套；16-钢球；17-接头压盖；18-胶圈；19-提拉组件；20-钻具卡爪；201-顶杆导正套行程限位台阶；301-键槽；401- 定位面；402-斜面；701-沟槽；1101-过水键槽；1201-斜面；1202-通孔；2001-钻具卡爪定位面。
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1-5所示，本发明包括顶杆1、卡爪抓捕罩2、支架3、释放勾4、导正套7、触发滑套12、提拉轴9、弹簧压盖11、接头14、接头压盖17及提拉组件19。所述的提拉组件19与接头压盖17的上端螺接，提拉组件19与接头压盖17之间设有胶圈18。所述的接头压盖17的下端与接头14的上端螺接，接头14中心孔的底部设有衬套15，衬套15内设有钢球16，接头压盖17压紧钢球16。接头14为管状结构，接头14侧壁上设有多个通孔1401，通孔1401位于衬套15下方。
所述的提拉轴9上端插装在接头14中心孔内，并通过圆柱销13与接头14连接；提拉轴9的下端位于支架3中，提拉轴9的下端设有凸缘，支架3的顶部设有弹簧压盖11，弹簧压盖11与提拉轴9下端的凸缘之间设有弹簧10。所述的支架3为管状结构，支架3的侧壁上设有多个键槽，每个键槽内设有铰接有一个释放钩4，释放钩4的中部与支架铰接，释放钩4的下部设有钩子，钩子能伸入支架3中心孔内，释放钩4上部外侧壁上设有卡槽402，卡槽402的上部设有与触发滑套12底部斜相面配合的斜面，释放钩4顶部与支架3之间设有弹簧6，弹簧6的中心线沿着支架3的径向设置。触发滑套12位于支架3外侧，触发滑套12底部置于卡槽402内，触发滑套12的上端与接头14连接。所述的顶杆1固定安装在导正套7下端中心孔内，导正套7的侧壁上设有钩槽701，导正套7插装在支架3下端中心孔内，释放钩4下端的钩子401钩住钩槽701，导正套7和支架3之间设有顶杆释放弹簧8，所述的卡爪捕捉罩2安装在支架3的下端。
所述的弹簧压盖11设有多个过水槽1101，过水槽1101沿轴向设置，多个过水槽1101沿圆周方向均匀布置。所述的弹簧压盖11侧壁上设有多个通孔I，通孔I内端连通相对应的过水槽1101。触发滑套12上设有多个通孔Ⅱ，通孔Ⅱ和通孔I实现过水槽1101与外界的连通。所述的卡爪抓捕罩2的内部设置有顶杆行程限位台阶201，顶杆行程限位台阶201垂直于顶杆1的轴线设置，卡爪抓捕罩2的底部能与卡爪20的顶部相互咬合。
本发明的具体使用方法如下：
打捞器投放前，首先将顶杆1和导正套7设置为预激发状态。此时，导正套7的定位沟槽701与释放勾4的定位面401相配合，顶杆释放弹簧8处于压缩状态。然后可通过水力、重力或外部顶推力驱动打捞器在钻杆内滑行对卡爪式绳索取心钻具进行正常抓捕操作。正常抓捕时，本发明的卡爪抓捕罩2的底部与钻具的多片卡爪20相互咬合，如图6所示。在回收过程中如遇到异常卡阻时，则相比于正常的提升拉力，此时拉力值突然增大。当拉力值超过了弹簧10设定的预警压力值时，接头14上在圆柱销13带动与之连接的提拉轴9一同克服弹簧力发生轴向位移。在轴向位移的作用下触发滑套12内部的斜面1201与释放勾4尾部的斜面402相互接触。随着位移的进一步增加，触发滑套12迫使释放勾4绕铰接副发生转动，使得释放勾4对导正套7的约束解除。导正套7在顶杆释放弹簧8的弹簧力作用下带动顶杆1向前运动冲击，使得顶杆1进入钻具顶部的通孔内部并撞击钻具上的多片卡爪20的定位面2001，迫使钻具的多片卡爪20发生转动，使得钻具卡爪20和打捞器的卡爪抓捕罩2不再相互咬合，实现打捞器与钻具的安全脱开分离，如图7所示。

Claims (5)

1.一种适用于地质勘探的卡爪式绳索取心钻具的打捞器，其特征是：包括顶杆、卡爪抓捕罩、支架、释放钩、导正套、触发滑套、提拉轴、弹簧压盖、接头及提拉组件，提拉组件与接头连接，接头为管状结构，提拉轴上端与接头连接；提拉轴的下端位于支架中，提拉轴的下端设有凸缘，支架的顶部设有弹簧压盖，弹簧压盖与凸缘之间设有弹簧；所述的支架为管状结构，支架的侧壁上设有多个键槽，每个键槽内设有铰接有一个释放钩，释放钩的中部与支架铰接，释放钩的下部设有钩子，钩子能伸入支架中心孔内，释放钩上部外侧壁上设有卡槽，卡槽的上部设有与触发滑套底部斜面相配合的斜面，释放钩顶部与支架之间设有弹簧；触发滑套位于支架外侧，触发滑套底部置于卡槽内，上端与接头连接；所述的顶杆固定安装在导正套下端中心孔内，导正套的侧壁上设有钩槽，导正套插装在支架下端中心孔内，通过释放钩下端的钩子钩住钩槽固定，导正套和支架之间设有顶杆释放弹簧，所述的卡爪捕捉罩安装在支架的下端。
2.根据权利要求1所述的适用于地质勘探的卡爪式绳索取心钻具的打捞器，其特征是：所述的提拉组件通过接头压盖与接头连接，接头压盖的上端与提拉组件螺接，接头压盖的下端与接头螺接；提拉轴的上端通过圆柱销与接头连接。
3.根据权利要求1所述的适用于地质勘探的卡爪式绳索取心钻具的打捞器，其特征是：所述的接头中心孔下端处设有衬套，衬套中设有钢球，接头压盖压紧钢球。
4.根据权利要求1所述的适用于地质勘探的卡爪式绳索取心钻具的打捞器，其特征是：所述的弹簧压盖设有多个过水槽，过水槽沿轴向设置；所述的弹簧压盖侧壁上设有多个通孔I，通孔I内端连通相对应的过水槽，触发滑套上设有多个通孔Ⅱ，通孔Ⅱ和通孔I实现过水槽与外界的连通。
5.根据权利要求1所述的适用于地质勘探的卡爪式绳索取心钻具的打捞器，其特征是：所述的卡爪抓捕罩的内部设置有顶杆行程限位台阶，顶杆行程限位台阶垂直于顶杆的轴线设置，卡爪抓捕罩的底部能与卡爪的顶部相互咬合。
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