CN201254953Y - 松散地层原状样取芯钻具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种松散地层原状样取芯钻具，包括外管及可固定地连接在外管下端的外钻头，外管上端可固定地连接有分水接头，分水接头与钻杆连接由钻机提供输出动力，在外管内设置内管，内管通过一可对内管上端形成封闭的内管接头与分水接头可转动地连接，内管与外管之间具有间隙，并在分水接头内腔径向开设若干分水孔，分水孔与间隙及分水接头的内腔连通。本钻具克服了传统单管、双管取芯钻具，取岩芯时，对岩芯样扰动大，易污染、颠倒、混淆，原状、保真性差等缺点。本实用新型采用了三管单动、隔水结构，它具有所取岩心不扰动、不污染、不混淆，原状性、原位性，保真性好，采取率高的特点。

Description

松散地层原状样取芯钻具

技术领域：

本实用新型涉及一种松散地层原状样取芯钻具，具体地说是一种可用于地质钻探、工程地质勘察、地质环境科学、古地磁等钻探取原状样工程的、或涉及松散地层钻探所需取岩芯样等各类钻探工程的取芯钻具。

背景技术：

传统的地质钻探及其他钻探工程，松散地层取岩芯样，一般多采用单管、双管钻具取岩芯样方法。单层管取芯样钻具，在钻探过程中，岩芯样直接进入岩芯管内，钻进时，岩芯随岩芯管转动而转动，同时，钻探冲洗液直接通过岩芯，至管底冷却钻头和排渣，对岩心有冲蚀作用；双管取芯钻具，也是同单管钻具一样岩芯直接进入双层管的内管中，不一样的是钻探冲洗液对岩芯冲蚀少。但其缺点是：其一，在钻探过程中，岩芯在芯样管内转动、挤压受扰动及管内冲洗液对岩芯有冲蚀作用；其二，岩芯管取出岩芯时，都要采用外力敲打或用其他外力方法把岩芯取出来；因此，上述方法取出的岩芯样，无法保持与地下地层的结构原状性、原位性和真实性，且岩芯样采取率低，受冲蚀、污染，岩芯样易颠倒、混淆，不能反映地下地层的本来面目，难以满足科学研究对特殊取芯的要求。

实用新型内容：

为克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种适应于松散地层取原状样的取芯钻具，它具有所取岩心不扰动、不污染、不混淆，原状性、原位性，保真性好，采取率高的特点。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：

松散地层原状样取芯钻具，包括外管及可固定地连接在外管下端的外钻头，外管上端可固定地连接有分水接头，分水接头与钻杆连接由钻机提供输出动力，在所述外管内设置内管，所述内管通过一可对内管上端形成封闭的内管接头与所述分水接头可转动地连接，内管与外管之间具有间隙，并在分水接头内腔径向开设若干分水孔，所述分水孔与所述间隙及分水接头的内腔连通。

在所述内管内还设有一岩心容纳管，岩心容纳管的上口通过一活塞密封，所述活塞与内管的内壁之间设有下密封圈，所述下密封圈与内管内壁紧密配合。

所述分水接头的下端固联有轴承外壳及轴承座，轴承外壳内固设有上、下轴承，并设一与上、下轴承配合工作的轴，轴的另一端穿过内管接头延伸至内管内腔，所述轴上位于内管接头的上方及下方分别上锁母和下锁母，将内管接头锁定在轴上；在轴承外壳内位于所述轴和分水接头之间还设有起轴承作用的限位钢球；在所述轴与轴承座之间设置有上密封圈。

在轴的中部径向开设有回流孔，回流孔与内、外管之间的间隙贯通，所述回流孔自轴的内腔、岩心容纳管活塞的内腔与所述岩心容纳管连通，并在轴的内腔设有上单向球阀，在岩心容纳管活塞的内腔设有下单向球阀。

与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

本实用新型克服了传统单管、双管取芯钻具，取岩芯时，对岩芯样扰动大，易污染、颠倒、混淆，原状、保真性差等缺点。本实用新型采用了三管单动、隔水结构，其优点是：原状样取芯钻具在钻进过程中，外管主要传递扭矩回转钻进扩孔之用，外管在回转钻进中，内管不转动，减少岩芯扰动；同时在内管中，放置岩芯容纳管(有机玻璃)使岩芯样进入后，不受污染，保持原状样；在钻进过程中，冲洗液由分水接头分水孔，通过内外管间隙送至钻头底部。内管及岩芯容纳管内无冲洗液直接冲刷；下钻中岩心容纳管内存有的少量冲洗液由岩芯样进入后，将逐渐通过岩心容纳管下单向球阀和轴内腔的上单向球阀挤出至内外管间隙中，流至孔底，岩芯样不受液体挤压；钻进终了提钻时，由于钻具的抽吸作用，内外管产生一个压力差，使岩芯不至于脱落；当钻具提出地表后，将内管抽出，卸去内管接头，泵送冲洗液，通过岩心容纳管活塞，将整个装有岩芯样的容纳管推出，岩芯样不受外力作用，能保持很好的原状性。

若钻进较软淤泥质地层，可换内管压入式钻头，减少扰动。内外管配合长度的微量调整，可通过调节轴上的上、下锁母来实现。

本实用新型除了能够用于地质勘探、工程地质勘察、地质环境科学、古地磁等钻探取原状样工程外，亦可用于涉及松散地层钻探所需取岩芯样的各类钻探工程。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型应用在另一实施例中，采用内管压入式钻头的结构示意图。

图中标号：1分水接头，2外管，3外钻头，4内管，5内管接头，6轴，7上轴承，8下轴承，9轴承外壳，10轴承座，11上密封圈，12上锁母，13下锁母，14分水孔，15射流孔，16岩心容纳管，17活塞，18下密封圈，19下单向球阀，20上单向球阀，21回流孔，22内管压入式钻头。

具体实施方式：

实施例1：参见图1，本实施例的松散地层原状样取芯钻具，包括外管2及连接在外管下端的外钻头3，在外管2的上端连接有分水接头1，分水接头与钻杆连接由钻机带动转动，在外管2内设置一根内管4，内管的上端固联一个可对内管形成封闭的内管接头5，内管接头内腔穿设一根轴6，轴的一端延伸至内管4内部，轴6的另一端安装在上、下轴承7、8内，与上、下轴承配合工作，上、下轴承固联在轴承外壳9内，轴承外壳上端固联在分水接头1上，下端固联一个轴承座10，轴承座与轴承之间设有上密封圈11，在轴承6与分水接头1之间还设有一个限位钢球12，当分水接头1以及上、下轴承绕轴6转动的时候，限位钢球起着轴承的作用，避免轴6随同分水接头1一起转动。

为防止内管接头5和内管4从轴6上脱离，在轴6上位于内管接头5的上方和下方分别设有上、下锁母12、13，一方面，上、下锁母可将内管接头5锁定在轴上，另一方面，通过上、下锁母12、13的调节，可微调内管相对于外钻头3的缩进量。

分水接头1的内腔沿圆周方向径向开设有四个分水孔14，分水孔14与内、外管之间的间隙贯通，高压水可自分水接头1的内腔沿分水孔14至内、外管之间的间隙，然后自外钻头下部的射流孔15高压射出，将冲洗液沿外管的外壁返至地表。

作为本实用新型的进一步改进，在内管的内部还设置有一个岩心容纳管16，岩心容纳管的上口通过一活塞17密封，活塞与内管的内壁之间设有下密封圈18，下密封圈与内管4的内壁紧密配合，为了能将进入岩心容纳管16内部的水排出，活塞设有上下贯通的内腔，在内腔里设有下单向球阀19，相应地，轴6的下端至轴的中部也设有贯通的内腔，轴6的内腔里设有上单向球阀20，并在轴6的中部径向开设一回流孔21，回流孔与轴的内腔和内、外管之间的间隙连通。

本实用新型的工作过程及原理：外管2由钻机驱动，主要作传递扭矩回转钻进扩孔之用，外管在回转钻进中，内管4不转动，减少芯样扰动，同时在内管4中，放置岩心容纳管16，可采用有机玻璃管，使芯样进入后，不受污染，保持原状样。在钻进过程中，冲洗液由分水接头1的分水孔14，通过内外管间隙送至钻头底部冷却、润滑钻头并携屑上返地表。内管4及岩心容纳管16内无冲洗液直接冲刷，再次下钻时岩心容纳管内存有的少量冲洗液由将逐渐通过岩心容纳管内的下单向球阀19、和轴内的上单向球阀20挤出至内外管间隙中，返至孔底。钻进终了提钻时，由于钻具的抽吸作用，内外管产生一个压力差，使岩芯不至于脱落。当钻具提出地表后，将内管抽出，通过岩心容纳管活塞，将整个装有岩芯样的岩心容纳管推出，岩芯样不受外力作用，能保持很好的原状性。因岩心容纳管16采用有机玻璃管制造，在需要取岩心时，可将有机玻璃管割开并取出岩心，保证岩心样能保持很好的原状性；若不需立即取出岩心样，可将有机玻璃管的两端密封，岩心样即可长期保留在管内，不失水、不干涸。

实施例2：参见图1、2，若钻进较软淤泥质地层，可在内管4的下部连接内管压入式钻头22，在外管2扰动岩心样之前将岩心纳入岩心容纳管16内，以保证岩芯样不受外力作用，能保持很好的原状性，其余同实施例1。

Claims (4)

1、松散地层原状样取芯钻具，包括外管及可固定地连接在外管下端的外钻头，其特征在于，外管上端可固定地连接有分水接头，分水接头与钻杆连接由钻机提供输出动力，在所述外管内设置内管，所述内管通过一可对内管上端形成封闭的内管接头与所述分水接头可转动地连接，内管与外管之间具有间隙，并在分水接头内腔径向开设若干分水孔，所述分水孔与所述间隙及分水接头的内腔连通。

2、根据权利要求1所述的取芯钻具，其特征在于，在所述内管内还设有一岩心容纳管，岩心容纳管的上口通过一活塞密封，所述活塞与内管的内壁之间设有下密封圈，所述下密封圈与内管内壁紧密配合。

3、根据权利要求1所述的取芯钻具，其特征在于，所述分水接头的下端固联有轴承外壳及轴承座，轴承外壳内固设有上、下轴承，并设一与上、下轴承配合工作的轴，轴的另一端穿过内管接头延伸至内管内腔，所述轴上位于内管接头的上方及下方分别上锁母和下锁母，将内管接头锁定在轴上；在轴承外壳内位于所述轴和分水接头之间还设有起轴承作用的限位钢球；在所述轴与轴承座之间设置有上密封圈。

4、根据权利要求1-3中任一权利要求所述的取芯钻具，其特征在于，在轴的中部径向开设有回流孔，回流孔与内、外管之间的间隙贯通，所述回流孔自轴的内腔、岩心容纳管活塞的内腔与所述岩心容纳管连通，并在轴的内腔设有上单向球阀，在岩心容纳管活塞的内腔设有下单向球阀。

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