CN201047256Y - 隔水双管单动取芯钻具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种隔水双管单动取芯钻具,包括内管部分,单动控制部分,外管部分和阶梯钻头,所述阶梯钻头具有第一侧壁和第二侧壁,所述第一侧壁与第二侧壁呈阶梯状设置,在所述第一侧壁上设有侧出刃,在所述第二侧壁上设有底出刃;所述阶梯钻头第一侧壁上具有水路,所述水路的上端面高于内管部分的下端面。本实用新型的有益效果在于,由于在阶梯钻头上设置了高于内管部分底面的水路,使得冲洗液的压力载荷大多均从水路泄放,保证了由阶梯钻头进入的,靠近内管部分端部的岩芯基本不会受到冲洗液的冲蚀,从而保证了对松软或松散地层进行取样时岩芯的完整性。
Description
技术领域
本实用新型属于一种取芯钻具,尤其指一种用以对松软或松散沙、砾石层进行取芯的双管单动取芯钻具。
背景技术
钻探取芯是一种用来获得地层样本的常用方法,在如建筑,物探,地理,气象等领域都得到了广泛应用。在这种方法中,取芯钻具是最重要的部分。在现有技术中,取芯钻具有多种,比如,单管、双管,三重管;对于双管,按照驱动的方式又可进一步分为单动双管和双动双管。
在钻探取芯工艺中都会用到冲洗液,冲洗液在取芯工艺中主要起保护孔壁,排除岩粉,冷却钻头、润滑钻具等作用。例如针对一种传统的双管单动取芯钻具,包括内管部分,单动控制部分,外管部分和阶梯钻头,所述内管部分通过单动控制部分与所述外管部分耦接,所述阶梯钻头固连于外管部分的端部。在这种配置中,阶梯钻头的底面上靠近底出刃的部分设有多个排液孔,用以排出沿内管和外管之间的间隙留下的冲洗液从而冷却钻头。然而,在取芯过程中,由于排液孔处的压力较大,冲洗液往往不仅从会从排液孔流出,相当一部分冲洗液还会进入钻头与卡簧座之间的间隙,从而对经过此处的岩芯样本进行冲蚀,破坏岩芯样本的完整性,这一问题在对松软地层进行取芯采样时显得更稳严重,造成未经隔水处理的岩芯样本取芯率严重不足,往往无法达到要求。这一问题随着对取芯样品质量要求的不断增高,冲洗液对岩芯的冲蚀问题逐渐被人们重视。
针对这种问题,现有技术中提供了多种解决方案,如中国第CN 2104285,授予专利权人王干的,名称为“双动隔水式单钻头绳索取芯钻具”的实用新型专利就公开了这样一种钻具,其通过令内管和外管相对具有伸缩性,并利用这种伸缩性消除卡簧座与钻头间的轴向间隙,从而避免了岩芯受到冲蚀。然而,这种设计也存在内外管装配难度大等问题,然而,关键的是,由于受到加工精度等因素的影响,两者的平行度不易掌握;在内管、外管的相对移动过程中,有时会发生相互接触,造成钻具损坏的问题。
此外,在对多水松软地层进行取样时,传统的通过烧结法岩芯的做法在提管取芯时无法应用,原因在于,地层含水过高,烧结作用无法形成,因此,传统的圈式卡簧设置无法完成对多水松软地层的取样工作。
因此,现有技术中有这样一种需求,即提供一种能够解决冲洗液一方面润滑钻头,另一方面对岩芯样本基本无冲蚀作用的双管单动取芯钻具。
实用新型内容
本实用新型的一个目的,在于解决现有技术中的不足之处,提供一种双管单动取芯钻具,其一方面可以对钻头部分进行润滑,另一方面对岩芯样本基本无冲蚀作用。
为实现上述目的,本实用新型提供的一种隔水双管单动取芯钻具,包括内管部分,单动控制部分,外管部分和阶梯钻头,所述内管部分通过单动控制部分与所述外管部分耦接,所述阶梯钻头固连于外管部分的端部,所述内管部分与外管部分,以及单动控制部分与外管部分之间具有供冲洗液流动的间隙,所述阶梯钻头具有第一侧壁和第二侧壁,所述第一侧壁与第二侧壁呈阶梯状设置,在所述第一侧壁上设有侧出刃,在所述第二侧壁上设有底出刃;按照本实用新型,所述阶梯钻头第一侧壁上具有水路,所述排水槽的上端面高于内管部分的下端面,所述水路与所述间隙相通。
优选的,所述水路为多个。
进一步的,所述多个排水槽对称设置。
进一步的,水路由所述第一侧壁延伸至所述第二侧壁。
进一步的,所述水路延伸于所述第二侧壁的整个高度。
优选的,在所述水路上方的第二侧壁上设有锥度部分。
优选的,所述内管部分包括内管接头,内管体,瓣式卡簧和内管短节,所述内管体包括第一端部和第二端部,其中第一端部与内管接头固接,所述内管短节具有一个卡接部和一个凹部,所述卡接部固连于内管体的第二端部,所述瓣式卡簧卡于内管体第二端部与内管短节的台阶间。
优选的,所述内管接头内还设有逆止阀,在所述逆止阀上方的内管接头侧壁上设有多个排水孔,所述排水孔与内管部分与外管部分间的间隙相通。
本实用新型的有益效果在于,由于在阶梯钻头上设置了高于内管部分底面的水路,使得冲洗液的压力载荷大多均从排水槽泄放,仅有少部分冲洗液会流至阶梯钻头内刀的工作面上,这样,不仅使阶梯钻头得到冷却,是钻具得到润滑,排出了多余岩粉,还保证了由阶梯钻头进入的,靠近内管部分端部的岩芯基本不会受到冲洗液的冲蚀,从而保证了对松软或松散地层进行取样时岩芯的完整性。
通过在内管部分采用瓣式卡簧,可以进一步保证对松软地层取样时岩芯的完整性。另外,通过在内管部分上部设置单向阀及排水孔可以保证随岩芯向上运动的少量冲洗液或地层水通过排水孔排出,进一步保证岩芯完整性。
附图说明
图1为依照本实用新型的一种具体实施方式的隔水双管单动取芯钻具的结构剖面图。
图2为依照本实用新型的一种具体实施方式的隔水双管单动取芯钻具的侧视图。
图3为依照本实用新型的一种具体实施方式的外管部分的结构视图。
图4为依照本实用新型的一种具体实施方式的单动控制部分的结构视图。
图5为依照本实用新型的一种具体实施方式的内管部分的结构剖视图。
图6为依照本实用新型的一种具体实施方式的阶梯钻头的结构剖视图。
图7为依照本实用新型的一种具体实施方式的阶梯钻头的结构侧视图。
具体实施方式
本实用新型涉及一种隔水双管单动取芯钻具,用以对松软或松散地层进行取芯操作,下面结合附图,对本实用新型的特征作详细说明,在本实用新型中,所述水路指一种排水槽。
图1为依照本实用新型的一种具体实施方式的隔水双管单动取芯钻具的结构剖面图,参照图1,依据本实用新型的第一种具体实施方式的隔水双管单动取芯钻具包括外管部分100,单动控制部分200,内管部分300和阶梯钻头400;其中,内管部分300通过单动控制部分200与所述外管部分100耦接,内管部分300与外管部分100保持同轴设置,且在两者之间具有间隙以供冲洗液通过。阶梯钻头400固连于外管部分100的端部;具有第一侧壁和第二侧壁,阶梯钻头侧壁上具有多个水路,水路的上端面高于内管部分的底面。
外管部分100的结构可以参照图3,包括传动接头11和外管体12,其中,传动接头11具有驱动轴配合部111,转轴连接部112,分水接头部113和外管配合部114,其中,驱动轴配合部111用以配合外部取芯机外管的驱动,转轴连接部112用以连接单动控制部分200,冲洗液分配部113用以将从驱动轴配合部111流下的冲洗液进行分配,外管配合114用以与外管体12相配合。
优选的,在外管体12下端还可以固连一个扩孔部分13。
参照图4,单动控制部分200包括转轴21,密封盖22,第一推力轴承23,第二推力轴承24,轴承座25和锁紧螺母26;其中,转轴21的两端分别具有第一连接部211和第二连接部212,中部具有第一轴肩213,第二轴肩214;第一连接部211可以是螺纹,用以连接外管部分200,具体的讲,连接外管部分的转轴连接部312,第二连接部212同样可以是螺纹,用以连接锁紧螺母26。第一推力轴承23安装在第一轴肩213位置,第二推力轴承24安装在第二轴肩214位置,轴承座25与密封盖22相配合,可在轴承座25与第一推力轴承23间加设第一垫片27A,以保证第一推力轴承23与第一轴台212的紧密接触;可在第二推力轴承24与锁紧螺母26之间加设第二垫片27B以及第三垫片27C,用以保证第二推力轴承24与第二轴台214紧密接触。轴承座25外表面设有螺纹,用以连接内管接头11。还可以在锁紧螺母上以及转轴的相应部分设置销孔,并通过定位销28将锁紧螺母与转轴销接。
密封盖22以及轴承座的外表面与外管体12间具有间隙,以便冲洗液向下流。优选在密封盖22内设置环形槽221,环形槽内设置密封圈29。
内管部分300可以如图5所示,包括内管接头31,内管体32,瓣式卡簧33,内管短节34,其中,内管体32用以容纳岩芯X,其第一端部321通过如螺纹等连接方式与内管接头31的固接,内管短节34用以安装瓣式卡簧33,该内管短节34具有一个卡接部341和一个凹部342,卡接部341固连于内管体32的第二端部322,这样,瓣式卡簧33被内管体32的端面321卡于与内管短节34的凹部342内。内管部分的外表面与外管体12的内表面或扩孔部分13的内表面间具有间隙。该间隙与密封盖以及轴承座的外表面与外管体间的间隙相通。
优选的,在内管接头31内还设有逆止阀311,在逆止阀上方的内管接头侧壁上设有多个排水孔312,这些排水孔312与内管部分与外管部分间的间隙相通。这样,岩芯X带上来的部分冲洗液或岩层中的水可以通过逆止阀311以及排水孔312排到间隙中,从而提高岩芯X的质量。
参照图6、7,阶梯钻头400包括第一侧壁41和第二侧壁42,其中,第一侧壁41为具有较大半径,第二侧壁42具有较小半径,第一侧壁41与第二侧壁42以台阶状同心设置并固连。在第一侧壁上部具有配合部43,用以与外管部分100相配合,在本实施方式中是与扩孔部分13相配合,当然,如果没有扩孔部分,就是与外管体12相配合。第一侧壁41的底部设置有多个侧出刃411,第二侧壁42的底部设置有多个底出刃421。
在至少第一侧壁41上开有水路412,水路的上端面高于内管部分300的底面,在本实施方式中是内管短节34的底面。这样,大部分的冲洗液会如图5中箭头所示的方向向上流出,而非如传统结构那样流向岩芯X。水路412优选向下延伸至第二侧壁42的下端面。这样设置的水路,有利于将部分的冲洗液引至第二侧壁42上设置的底出刃421。第一侧壁在排水槽412上方紧邻的部分优选具有锥度413,该锥度的设置有利于在钻具下降时,减少对冲洗液上流的阻挡。
水路412可以有多个,数量不限,但不宜过多,应该保证阶梯钻头400具有一定强度。如是多个水路,优选对称设置,以达到最优的泄荷效果。
本领域内一般技术人员应当理解,在本实用新型中,外管部分100,单动控制部分200以及内管部分的具体结构并不重要,现有技术中也有多种实现方法;重要的是阶梯钻头上水路412的上端面高于内管部分的底面。
综上所述仅为本实用新型较佳的实施例,并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰,皆应属于本实用新型的技术范畴。
Claims (8)
1.一种隔水双管单动取芯钻具,包括内管部分,单动控制部分,外管部分和阶梯钻头,所述内管部分通过单动控制部分与所述外管部分耦接,所述阶梯钻头固连于外管部分的端部,所述内管部分与外管部分,以及单动控制部分与外管部分之间具有供冲洗液流动的间隙,所述阶梯钻头具有第一侧壁和第二侧壁,所述第一侧壁与第二侧壁呈阶梯状设置,在所述第一侧壁上设有侧出刃,在所述第二侧壁上设有底出刃;其特征在于:所述阶梯钻头第一侧壁上具有水路,所述水路的上端面高于内管部分的下端面,所述水路与所述间隙相通。
2.根据权利要求1所述的隔水双管单动取芯钻具,其特征在于:所述水路为多个。
3.根据权利要求2所述的隔水双管单动取芯钻具,其特征在于:所述多个水路对称设置。
4.根据权利要求1所述的隔水双管单动取芯钻具,其特征在于:水路由所述第一侧壁延伸至所述第二侧壁。
5.根据权利要求4所述的隔水双管单动取芯钻具,其特征在于:所述水路延伸于所述第二侧壁的整个高度。
6.根据权利要求1所述的隔水双管单动取芯钻具,其特征在于:在所述水路上方的第二侧壁上设有锥度部分。
7.根据权利要求1所述的隔水双管单动取芯钻具,其特征在于:所述内管部分包括内管接头,内管体,瓣式卡簧和内管短节,所述内管体包括第一端部和第二端部,其中第一端部与内管接头固接,所述内管短节具有一个卡接部和一个凹部,所述卡接部固连于内管体的第二端部,所述瓣式卡簧卡于内管体第二端部与内管短节的凹部间。
8.根据权利要求7所述的隔水双管单动取芯钻具,其特征在于:所述内管接头内还设有逆止阀,在所述逆止阀上方的内管接头侧壁上设有多个排水孔,所述排水孔与内管部分与外管部分间的间隙相通。
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