CN114396238A - 一种岩心退取装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及矿产开采技术领域，尤其涉及一种岩心退取装置，用于在钻具钻取岩心完成后，对钻具进样孔内的岩心进行采集，将接引装置和推出装置分别设置于钻具的两端，由位于钻具一端的接引装置接引岩心，并由位于钻具另一端的推出装置将带有岩心的接引装置一同推出，在推取岩心的过程中，岩心始终夹持于接引装置的探爪以及推出装置的半柔性推杆之间，减少岩心与钻具发生摩擦，避免了推出岩心可能会导致的岩心破裂、损耗，避免了岩心取出过程中由于岩粉堵塞钻具导致的岩心取出困难，保持了岩心采集的完整性。

Description

一种岩心退取装置

技术领域

本发明涉及矿产开采技术领域，尤其涉及一种岩心退取装置。

背景技术

在矿产开采或大型地面基础设施或地下隧道施工前，获取地下岩石地质数据作为施工建设指导指标是一项重要工作。通过钻取地下岩石样本的取心钻进是获取获取地层数据的重要手段，普遍应用于矿产勘察、地质勘察、地热等多个钻探领域方向。在取心钻进过程中，受地层破碎程度、泥浆性能、钻具结构等多方面因素影响，在取心钻进完成后，在地面将岩心从取心钻具中退取出来的工作经常遇到岩层过于破碎，岩粉阻塞，取心钻具损坏等卡心问题，导致岩心退取困难，严重影响获得的岩心质量及现场工作效率。在这种情况下，需要研究一种从取心钻具中退取岩心的工具，可以适应不同地层岩心特性，解决岩粉卡心，同时适应不同类型取心钻具，以提高岩心完整性，保证岩心原位准确性，减少取心钻具非工作损耗，提高现场工作效率，减少工人劳动强度。

发明内容

（一）要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种岩心退取装置，其解决了将岩心从钻具中退取出来的工作经常遇到岩层过于破碎，岩粉阻塞，钻具损坏等卡心的技术问题。

（二）技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种岩心退取装置，包括：

能够从钻具底部进入钻具内部以接取岩心并将所述岩心引导出所述钻具的接引装置，所述接引装置可拆卸连接至所述钻具底部；

能够从所述钻具顶部进入钻具内部以将岩心推出所述钻具的推出装置，所述推出装置可拆卸连接至所述钻具顶部。

所述接引装置包括：可拆卸连接至所述钻具底部的第一连接单元；用于接引岩心的探爪，所述探爪相对所述第一连接单元可轴向运动地设置在所述第一连接单元远离所述钻具的一端；以及用于推动探爪经过所述第一连接单元并进入钻具内部的推入单元，所述推入单元与所述探爪可拆卸连接。

所述探爪为马蹄式探头或者螺旋式探头。

所述第一连接单元包括：可拆卸连接至所述钻具底部的第一转换接头，以及可拆卸连接在所述第一转换接头上的第一快速接头；所述第一转换接头以及第一快速接头设有与所述钻具内部连通的探爪通路。

所述推入单元包括：轴向固定设置在所述第一连接单元远离所述钻具的一端以为所述探爪的轴向运动提供导向的探爪推入导向装置，以及驱动所述探爪进行轴向运动的探爪推入装置，所述探爪推入装置可滑动地设置在探爪推入导向装置上；

所述探爪推入导向装置包括若干个用于为探爪导向的导向杆，所述导向杆环绕探爪设置。

所述探爪推入装置包括第一驱动装置以及滑动机构；所述第一驱动装置连接所述滑动机构，以驱动所述滑动机构进行轴向运动；所述滑动机构滑动连接在所述探爪推入导向装置的导向杆上，所述探爪设置在所述滑动机构的中心处，同时与所述滑动机构可拆卸连接。

所述推出装置包括：可拆卸连接至所述钻具顶部的第二连接单元，与所述第二连接单元转动连接的推杆导入单元，以及与所述推杆导入单元螺纹连接的半柔性推杆；

所述第二连接单元包括：可拆卸连接至所述钻具顶部的第二转换接头，以及可拆卸连接在第二转换接头上的第二快速接头；所述第二转换接头与所述第二快速接头上设有与所述钻具内部连通的推杆通路。

所述推杆导入单元包括：与第二快速接头旋转连接的推杆推进装置，以及与所述推杆推进装置旋转连接的推杆导入装置；

所述推杆推进装置与所述第二快速接头之间能够相对转动以推动所述半柔性推杆。

所述半柔性推杆包括若干个推进杆件，所述推进杆件呈圆柱状，所述推进杆件的外侧壁上设有与所述推杆推进装置相配合的螺纹，以使所述半柔性推杆在所述推杆推进装置转动时，所述推进杆件能够沿轴向方向运动。

所述推进杆件的两端设有连接构件；每个所述推进杆件的长度小于所述推杆推进装置的长度；所述推进杆件两端的边缘处沿周向设有锯齿，以使所述推进杆件在连接状态下，相邻推进杆件间的锯齿啮合。

（三）有益效果

本发明的有益效果是：本发明提供了一种岩心退取装置，用于在钻具钻取岩心完成后，对钻具进样孔内的岩心进行采集，将接引装置和推出装置分别设置于钻具的两端，由位于钻具一端的接引装置接引岩心，并由位于钻具另一端的推出装置将带有岩心的接引装置一同推出，在推取岩心的过程中，岩心始终夹持于接引装置的探爪以及推出装置的半柔性推杆之间，减少岩心与钻具发生摩擦，避免了推出岩心可能会导致的岩心破裂、损耗，避免了岩心取出过程中由于岩粉堵塞钻具导致的岩心取出困难，保持了岩心采集的完整性。

附图说明

图1为本发明的接引装置示意图；

图2为本发明的探爪示意图；

图3为本发明的推出装置示意图；

图4为本发明的半柔性推杆示意图。

【附图标记说明】

11：探爪推入导向装置；12：第一快速接头；13：第一转换接头；14：探爪；15：探爪推入装置；

21：第二转换接头；22：第二快速接头；23：推杆推进装置；24：推杆导入装置；25：半柔性推杆。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明提供了一种岩心退取装置，该岩心退取装置用于勘探用取心钻具，钻具设有贯穿的进样孔，在钻具完成岩石的取心后，岩心位于进样孔内，将岩心退取装置设置于钻具的两端，伸入钻具的进样孔内，将进样孔内的岩心完整的取出，以保证采集的岩心完整，不破裂。该岩心退取装置包括：能够从钻具底部进入钻具内部以接取岩心并将岩心引导出钻具的接引装置，以及能够从钻具顶部进入钻具内部以将岩心推出所述钻具的推出装置。接引装置可拆卸连接至钻具底部，推出装置可拆卸连接至钻具顶部。

接引装置包括：可拆卸连接至钻具底部的第一连接单元；用于接引岩心的探爪14，探爪14相对第一连接单元可轴向运动地设置在第一连接单元远离钻具的一端；以及用于推动探爪14经过第一连接单元并进入钻具内部的推入单元，推入单元与所述探爪14可拆卸连接。接引装置用于接取岩心，同时将岩心从钻具中取出，清除岩心与取心钻具下端环空间隙内堵塞的岩粉及碎屑。

可选的，探爪14为马蹄式探头或者螺旋式探头，探爪14用于抓取钻具内的岩心，探爪14的探头形状也可根据岩心实际种类参数设置。

第一连接单元包括：可拆卸连接至钻具底部的第一转换接头13，以及可拆卸连接在第一转换接头13上的第一快速接头12；第一转换接头13以及第一快速接头12设有与钻具内部连通的探爪通路。

探爪通路的直径尺寸大于或等于探爪14的直径尺寸，以使探爪14可在探爪通路内轴向运动。

第一转换接头13呈圆柱型，第一转换接头13的一端连接在钻具上。第一转换接头13连接钻具的一端的通孔内侧壁上设有第一螺纹，第一螺纹与钻具的螺纹相匹配。第一转换接头13远离钻具的一端内侧壁上设有卡扣，卡扣用于连接第一快速接头12。

可选的，第一转换接头13可以与钻具采用套接的方式。

优选的，第一转换接头13与钻具的连接处外侧壁上设有倾斜面，该倾斜面便于使用者手持或者取下接引装置。

第一快速接头12的剖面大致呈躺倒的T形，第一快速接头12的一端连接在第一转换接头13远离钻具的一端，第一快速接头12与第一转换接头13的连接的一端设有卡槽，卡槽与第一转换接头13的卡扣相配合，以使第一快速接头12与第一转换接头13之间可以快速连接。

推入单元包括：轴向固定设置在第一连接单元远离钻具的一端以为探爪的轴向运动提供导向的探爪推入导向装置11，以及驱动探爪进行轴向运动的探爪推入装置15，探爪推入装置15可滑动地设置在探爪推入导向装置11上。

探爪推入导向装置11固定设置在第一快速接头12远离第一转换接头13的一端，探爪推入导向装置11包括若干个用于为探爪14导向的导向杆，导向杆环绕探爪14设置，同时起到固定探爪14的作用。

探爪推入装置15包括第一驱动装置以及滑动机构；第一驱动装置连接所述滑动机构，以驱动滑动机构进行轴向运动；滑动机构滑动连接在探爪推入导向装置11的导向杆上，探爪14设置在滑动机构的中心处，同时与滑动机构可拆卸连接。

可选的，探爪14与滑动机构可采用螺纹连接，也可以根据实际需求采用其他连接方式。

可选的，第一驱动装置可采用步进电机及齿轮机构，步进电机以及齿轮机构连接滑动机构，用于带动滑动机构匀速推进探爪14沿导向杆轴向运动。

推出装置包括：可拆卸连接至钻具顶部的第二连接单元，与第二连接单元转动连接的推杆导入单元，以及与推杆导入单元螺纹连接的半柔性推杆25。

第二连接单元包括：可拆卸连接至钻具顶部的第二转换接头21，以及可拆卸连接在第二转换接头21上的第二快速接头22；第二转换接头21与第二快速接头22上设有与钻具内部连通的推杆通路，推杆通路的直径大于半柔性推杆25，推杆通路用于通过半柔性推杆25。

第二转换接头21连接在钻具远离接引装置的一端，第二转换接头21呈圆柱形，第二转换接头21内部设有与钻具相匹配的第二螺纹，以使第二转换接头21与钻具螺纹连接。

可选的，还可以根据实际需求设置与钻具相匹配的连接方式。

推杆导入单元包括：与第二快速接头22旋转连接的推杆推进装置23，以及与推杆推进装置23旋转连接的推杆导入装置24；推杆推进装置23与第二快速接头22之间能够相对转动以推动半柔性推杆25。

第二快速接头22作为推杆推进装置23与第二转换接头21之间的连接部件，第二快速接头22与杆推进装置23之间设有轴承，以使第二快速接头22与推杆推进装置23之间可以相对转动。

推杆推进装置23的内侧壁上设有与半柔性推杆25相配合的第三螺纹，作为推出岩心的主要动力机构，内圈通过第三螺纹传递动力给半柔性推杆25，驱动半柔性推杆25进入钻具内部推出岩心。推杆推进装置23的外部还连接有第二驱动装置，为推杆推进装置23提供动能。

可选的，第二驱动装置可采用手动驱动，加装步进电机、液压马达以及齿轮机构提供动力。

半柔性推杆25包括若干个推进杆件，推进杆件呈圆柱状，推进杆件的外侧壁上设有与推杆推进装置23相配合的第四螺纹，以使半柔性推杆25在推杆推进装置23转动时，推进杆件能够沿轴向方向运动。推进杆件的两端设有连接构件，使半柔性推杆25可以根据实际长度需求选择推进杆件的组装数量，以便收纳，减少空间占用，同时通过连接构件连接而成的半柔性推杆25在推进过程中可以轻度弯曲，具备一定的灵活性。推进杆件两端的边缘处沿周向设有锯齿，以使推进杆件在连接状态下，相邻推进杆件间的锯齿啮合，并通过摩擦力自锁，防止相邻推进杆件在旋转推动的过程中发生相对转动，导致推杆推进装置23在推进过程中发生故障。

每个推进杆件的长度小于推杆推进装置23的长度，以确保前一节推进杆件未离开推杆推进装置23时，后一节推进杆件已进入推杆推进装置23，以防止推杆推进装置23在推动推进杆件的过程中发生脱节的现象。

优选的，连接构件采用链环连接，也可采用钢丝绳连接，在具备一定柔性基础上保证相邻的推进杆件连接稳固。

推杆导入装置24远离推杆推进装置23的一端沿周向设有向外倾斜的侧壁，以引导半柔性推杆25进入推杆推进装置23，保证半柔性推杆25推入顺畅，同时保护半柔性推杆外部第四螺纹不被磨损。

本发明提供了一种岩心退取装置，用于勘探用钻具，该岩心退取装置包括分别设置于钻具两端的接引装置和推出装置，在钻具完成岩石的取心后，此时岩心位于钻具的进样孔内，将接引装置和推出装置分别设置于钻具的两端，首先由接引装置的探爪推入装置15匀速缓慢推入探爪14，确定岩心抵触探爪14后，将半柔性推杆25通过推杆导入装置24引入至推杆推进装置23，转动推杆推进装置23使推杆推进装置23内部的第三螺纹与半柔性推杆25上的第四螺纹相配合，通过驱动装置驱动推杆推进装置23旋转，推杆推进装置23带动半柔性推杆25开始进入钻具，通过不断推入半柔性推杆25，使半柔性推杆25持续推进，待半柔性推杆25前端与岩心接触后，继续推入半柔性推杆25，直至将岩心推至探爪14内部，后继续推入半柔性推杆25，将带有岩心的探爪14推出。在推取岩心的过程中，岩心始终夹持于接引装置的探爪14以及推出装置的半柔性推杆25之间，减少岩心与钻具发生摩擦，避免了推出岩心可能会导致的岩心破裂、损耗，避免了岩心取出过程中由于岩粉堵塞钻具导致的岩心取出困难，保持了岩心采集的完整性。

本发明提供了一种岩心退取装置，用于在钻具钻取岩心完成后，对钻具进样孔内的岩心进行采集，将接引装置和推出装置分别设置于钻具的两端，由位于钻具一端的接引装置接引岩心，并由位于钻具另一端的推出装置将带有岩心的接引装置一同推出，在推取岩心的过程中，岩心始终夹持于接引装置的探爪14以及推出装置的半柔性推杆25之间，减少岩心与钻具发生摩擦，避免了推出岩心可能会导致的岩心破裂、损耗，避免了岩心取出过程中由于岩粉堵塞钻具导致的岩心取出困难，保持了岩心采集的完整性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种岩心退取装置，其特征在于，包括：

能够从钻具底部进入钻具内部以接取岩心并将所述岩心引导出所述钻具的接引装置，所述接引装置可拆卸连接至所述钻具底部；

能够从所述钻具顶部进入钻具内部以将岩心推出所述钻具的推出装置，所述推出装置可拆卸连接至所述钻具顶部。

2.根据权利要求1所述的岩心退取装置，其特征在于，所述接引装置包括：可拆卸连接至所述钻具底部的第一连接单元；用于接引岩心的探爪（14），所述探爪（14）相对所述第一连接单元可轴向运动地设置在所述第一连接单元远离所述钻具的一端；以及用于推动探爪（14）经过所述第一连接单元并进入钻具内部的推入单元，所述推入单元与所述探爪（14）可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的岩心退取装置，其特征在于：所述探爪（14）为马蹄式探头或者螺旋式探头。

4.根据权利要求2所述的岩心退取装置，其特征在于，所述第一连接单元包括：可拆卸连接至所述钻具底部的第一转换接头（13），以及可拆卸连接在所述第一转换接头（13）上的第一快速接头（12）；所述第一转换接头（13）以及第一快速接头（12）设有与所述钻具内部连通的探爪通路。

5.根据权利要求2所述的岩心退取装置，其特征在于，所述推入单元包括：轴向固定设置在所述第一连接单元远离所述钻具的一端以为所述探爪的轴向运动提供导向的探爪推入导向装置（11），以及驱动所述探爪进行轴向运动的探爪推入装置（15），所述探爪推入装置（15）可滑动地设置在探爪推入导向装置（11）上；

所述探爪推入导向装置（11）包括若干个用于为探爪（14）导向的导向杆，所述导向杆环绕探爪（14）设置。

6.根据权利要求5所述的岩心退取装置，其特征在于：所述探爪推入装置（15）包括第一驱动装置以及滑动机构；所述第一驱动装置连接所述滑动机构，以驱动所述滑动机构进行轴向运动；所述滑动机构滑动连接在所述探爪推入导向装置（11）的导向杆上，所述探爪（14）设置在所述滑动机构的中心处，同时与所述滑动机构可拆卸连接。

7.根据权利要求1所述的岩心退取装置，其特征在于，所述推出装置包括：可拆卸连接至所述钻具顶部的第二连接单元，与所述第二连接单元转动连接的推杆导入单元，以及与所述推杆导入单元螺纹连接的半柔性推杆（25）；

所述第二连接单元包括：可拆卸连接至所述钻具顶部的第二转换接头（21），以及可拆卸连接在第二转换接头（21）上的第二快速接头（22）；所述第二转换接头（21）与所述第二快速接头（22）上设有与所述钻具内部连通的推杆通路。

8.根据权利要求7所述的岩心退取装置，其特征在于，所述推杆导入单元包括：与第二快速接头（22）旋转连接的推杆推进装置（23），以及与所述推杆推进装置（23）旋转连接的推杆导入装置（24）；

所述推杆推进装置（23）与所述第二快速接头（22）之间能够相对转动以推动所述半柔性推杆（25）。

9.根据权利要求8所述的岩心退取装置，其特征在于：所述半柔性推杆（25）包括若干个推进杆件，所述推进杆件呈圆柱状，所述推进杆件的外侧壁上设有与所述推杆推进装置（23）相配合的螺纹，以使所述半柔性推杆（25）在所述推杆推进装置（23）转动时，所述推进杆件能够沿轴向方向运动。

10.根据权利要求9所述的岩心退取装置，其特征在于：所述推进杆件的两端设有连接构件；每个所述推进杆件的长度小于所述推杆推进装置（23）的长度；所述推进杆件两端的边缘处沿周向设有锯齿，以使所述推进杆件在连接状态下，相邻推进杆件间的锯齿啮合。

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