CN202510116U - 锁水型松散地层取样钻具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开锁水型松散地层取样钻具，包括钻头、外筒体和取芯管，所述钻头连接在所述外筒体的下端，所述取芯管设置在所述外筒体的内部，还包括活塞、仓座和封堵开关，所述活塞设置在所述取芯管的内部，取芯管的上部连接有一个仓座，所述仓座与所述取芯管密封连接，所述仓座底面具有与所述取芯管连接的通孔，所述通孔处设置有封堵开关，在所述仓座的壁上开有水孔。本实用新型结构简单、可实现对砂土层、土层、含砾石层等松散、破碎地层的高效、高质量取样，并且取得的样品无扰动、保真度好，取样率高样品，特别是能使地层层序状态保存良好，适用于松散、破碎等地层的环境取样、工勘取样等。

Description

锁水型松散地层取样钻具

技术领域

本实用新型涉及取样钻具领域，特别涉及一种适应松散地层的取样钻具。

背景技术

在现有技术中，对土壤进行取样时往往采用半合管、多层管、活塞钻具等取样钻具，如专利号为“CN201120048021.2”、专利名称为“水平定向无粘性土取样钻具”提供一种取样钻具，包括在外力作用下转动掘进的外层管，以及作为土样封装管的内层管，还包括固定土样的卡簧，所述卡簧一端与内层管前端相连，另一自由端设有若干片状齿，所述片状齿随卡簧和内层管相对外层管向前移动封装土样时，在外层管的内台阶斜面作用下向轴心处收缩并固定所采集土样。这种取样钻具在进行水平取样时固然能起到保持所取样品的原有形态，然而，当在松散地层中进行竖直取样时，由于样品自重及提心过程的晃动，卡簧往往难以抓住心管中样品，造成丢心现象，使得取样率低下、难以达到钻探取样的质量要求，丢失了重要的地层信息。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一中能适应松散地层的高效取样钻具，可实现对砂土层、土层、含砾石层等松散、破碎地层的高效、高质量取样，并且取得的样品保真度好，特别是能使地层层序状态保存良好。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

锁水型松散地层取样钻具，包括钻头、外筒体和取芯管，所述钻头连接在所述外筒体的下端，所述取芯管设置在所述外筒体的内部，还包括活塞、仓座和封堵开关，所述活塞设置在所述取芯管的内部，取芯管的上部连接有一个仓座，所述仓座与所述取芯管密封连接，所述仓座底面具有与所述取芯管连接的通孔，所述通孔处设置有封堵开关，在所述仓座的壁上开有水孔。

上述的锁水型松散地层取样钻具，所述封堵开关为封堵阀，所述封堵阀具有阀盖、连接部和封堵部，所述阀盖通过压缩弹簧支撑在所述仓座的底面上，所述连接部穿过所述仓座底面的通孔连接所述阀盖和所述封堵部，所述连接部的直径小于所述仓座上通孔的内径，所述封堵部为圆锥形，所述仓座的底面下端具有与所述封堵部相应的面域。

上述的锁水型松散地层取样钻具，还包括管状钻具上接头，所述钻具上接头安装在所述仓座的上部。

上述的锁水型松散地层取样钻具，还包括管状钻杆接头以及管状钻杆接头内孔中的固定环、定位块和弹簧座，所述管状钻杆接头插入所述钻具上接头内并与所述钻具上接头密封配合，所述弹簧座和所述定位块与所述管状钻杆接头间隙配合，所述弹簧座与所述定位块之间设置有压缩弹簧。

上述的锁水型松散地层取样钻具，所述定位块分为上下两部分，所述上下两部分均为圆柱形，所述上部分的直径比所述下部分的直径小，所述上部分和所述下部分的过渡面为圆锥面，在相对所述过渡面下边缘的管状钻杆接头的壁上开有多个悬挂孔，在所述钻具上接头内壁相对所述悬挂孔的位置上开有环形的悬挂槽，在所述悬挂孔与所述悬挂槽形成的空间内设置悬挂钢球。

上述的锁水型松散地层取样钻具，所述固定环通过螺钉固定在所述定位块上方的所述管状钻杆接头上，所述固定环的内径大于所述定位块上部分的直径，在所述管状钻杆接头的外壁上设置有台肩，所述台肩与所述钻具上接头的间距小于所述定位块上部高度。

上述的锁水型松散地层取样钻具，所述弹簧座下底面为锥形结构且位于所述仓座内，所述弹簧座的下底面与所述阀盖不接触，距离≤1mm。

上述的锁水型松散地层取样钻具，所述悬挂钢球的外层镀有黄铜层。

上述的锁水型松散地层取样钻具，所述钻头与所述外筒体通过螺纹连接，所述钻头在与所述外筒体连接处的下方具有内凸缘。

上述的锁水型松散地层取样钻具，所述取芯筒和所述钻具上接头之间设置有密封圈，所述活塞与所述取芯筒之间也设置有密封圈。

本实用新型的有益效果是：结构简单、可实现对砂土层、土层、含砾石层等松散、破碎地层的高效、高质量取样，并且取得的样品无扰动、保真度好，取样率高样品，特别是能使地层层序状态保存良好，适用于松散、破碎等地层的环境取样、工勘取样等

附图说明

图1为本实用新型锁水型松散地层取样钻具主视结构示意图

图中：1-台肩，2-管状钻杆接头，3-固定环，4-定位块，5-钻具上接头，6-仓座，7-取芯管，8-钻头，9-弹簧座，10-阀盖，11-连接部，12-外筒体，13-活塞，14-封堵部，15-悬挂钢球，16-脱卡器。

具体实施方式

结合附图对本实用新型做进一步的说明：

如图1所示，本实用新型锁水型松散地层取样钻具，包括钻头8、外筒体12和取芯管7，外筒体12下方螺纹连接有钻头8，钻头8的外径大于外筒体12的外径，这样可以保证仓座6上的水孔与周围土壤之间有一定的空隙，所述取芯管7设置在所述外筒体12的内部，还包括活塞13、仓座6和封堵开关，所述活塞13为圆筒形密封活塞，在所述圆筒形密封活塞的外侧设置有凹槽，在凹槽内设置有密封圈，所述钻头8与所述外筒体12螺纹连接，所述钻头8在与所述外筒体12连接处的下方具有内凸缘，以防止取心管从外筒体12中滑出，所述密封活塞13外径比钻头8内径略大，以防止密封活塞13从取芯管7中滑出，所述活塞13设置在所述取芯管7的内部，所述活塞13可在取芯管7的内部自由滑动，取芯管7的上部连接有一个仓座6，所述仓座6下方为圆柱形，大小与取芯管7内径大小相匹配，仓座6和取芯管7为过盈配合，所述仓座6上方带有螺纹，与钻具上接头5通过螺纹连接，仓座6为内空结构，所述仓座6底面具有与所述取芯管7连接的通孔，所述通孔处设置有封堵开关，所述封堵开关为一个封堵阀，所述封堵阀具有阀盖10、连接部11、封堵部14，在连接部11上套有一个压缩弹簧，压缩弹簧下端固定在仓座6的底面上，所以所述封堵部14能够将仓座6底面的通孔密封，所述阀盖10通过压缩弹簧支撑在所述仓座6的底面上，由于压缩弹簧所述连接部11穿过所述仓座6底面的通孔连接所述阀盖10和所述封堵部14，所述连接部11的直径小于所述仓座6上通孔的直径，所述封堵部14为圆锥形，所述仓座6的底面具有与所述封堵部14相应的面域，圆锥形结构具有良好的密封和回中的效果，所以不需要对所述封堵阀进行限位。在所述仓座6的壁上开有水孔，准备下钻具前，在地表通过仓座6上的水孔向仓座内注水，封堵阀由于受水的压力的作用打开，使得仓座内的水能进入到取芯管7中，取芯管7内部灌满水后，由封堵部14将取芯管7密封，由于受到水的重力作用，密封活塞13初始处在取芯管7最下方。

本实用新型锁水型松散地层取样钻具还包括管状钻杆接头2、固定环3、定位块4和弹簧座9，所述管状钻杆接头2与所述钻具上接头5间隙配合，在钻具上接头5上开有凹槽，在凹槽内设置有密封圈，设置密封圈的作用是增大管状钻杆接头2和钻具上接头5之间的密封效果，使得在高压注水时不能从管状钻杆接头2和钻具上接头5之间间隙泄压可以迅速有效使活塞复位，所述弹簧座9与所述管状钻杆接头2螺纹连接，所述定位块4与所述管状钻杆接头2间隙配合，所述弹簧座9与所述定位块4之间设置有压缩弹簧，所述定位块4分为上下两部分，所述上下两部分均为圆柱形，所述上部分的直径比所述下部分的直径小，所述上部分和所述下部分的过渡面为圆锥面，定位块4的这种结构是为了能被悬挂钢球15卡住，在相对所述过渡面下边缘的管状钻杆接头上开有多个悬挂孔，在所述钻具上接头5内壁相对所述悬挂孔的位置上开有环行的悬挂槽，在所述悬挂孔与所述悬挂槽形成的空间内设置悬挂钢球15，悬挂钢球15的外层镀有黄铜层，这样可以充分的减缓悬挂钢球15由于摩擦和碰撞的损耗而对其进行更换的周期，所述固定环3通过螺钉固定在所述定位块4上方的管状钻杆接头2上，所述固定环3的内径小于所述定位块4上部分的直径，以保证定位块4能够限定在固定环3的下方，在所述管状钻杆接头2的外壁上设置有台肩1，所述台肩1与所述钻具上接头5的间距小于所述管状钻杆接头2上开有的孔的直径，设置台肩1的目的就在于限制管状钻杆接头2的移动距离，使得其不能无限制的移动，所述弹簧座9下底面为圆锥形结构，所述弹簧座9的下底面与所述阀盖10不接触，弹簧座9下底面为圆锥形结构的好处在于减少下落时仓座6内水的阻力，使与管状钻杆接头2下行时准确、及时打开封堵阀。

当钻具下放到预定深度时，投入杆状的脱卡器16，定位块4在脱卡器16的冲击下，弹簧被压缩，定位块4下行，使悬挂钢球15脱开；管状钻杆接头2下行带动锥阀11下行，定位块并且被悬挂钢球15卡住，无法复位，要求脱卡器16下降时的动能大于弹簧的势能，下放管状钻杆接头2上部的钻柱，定位块4、管状钻杆接头2，以及整个钻杆整体下行，使管状钻杆接头2的台肩1与钻具上接头5上部端面接触，运动到位；弹簧座9、阀盖10一起下行推开封堵部14，开始钻进取样，活塞13在样品的推动下上行，使取芯管7中水可以从高压仓座6壁面的水孔中自由流出，钻头8朝下钻进时，所取的样品由钻头8的圆环空间进入取芯管7中，同时，推动密封活塞13向上运动，继续钻进至取芯管7中的水全部排出，或者钻进取样到指定要求时，上提钻具，管状钻杆接头2上行，弹簧座9与阀盖8脱离，封堵部14在弹簧的恢复力的作用下关闭，同时，样品在重力的作用下略微下行，形成上部负压，避免样品从下部脱落，提钻直到将钻具提到地表面，拧开钻头8，将取芯管7整体拉出，则样品可完整取出。

本实用新型结构简单、可实现对砂土层、土层、含砾石层等松散、破碎地层的高效、高质量取样，并且取得的样品无扰动、保真度好，取样率高样品，特别是能使地层层序状态保存良好，适用于松散、破碎等地层的环境取样、工勘取样等。

Claims (10)

1.锁水型松散地层取样钻具，包括钻头(8)、外筒体(12)和取芯管(7)，所述钻头(8)连接在所述外筒体(12)的下端，所述取芯管(7)设置在所述外筒体(12)的内部，其特征在于，还包括活塞(13)、仓座(6)和封堵开关，所述活塞(13)设置在所述取芯管(7)的内部，取芯管(7)的上部连接有一个仓座(6)，所述仓座(6)与所述取芯管(7)密封连接，所述仓座(6)底面具有与所述取芯管(7)连接的通孔，所述通孔处设置有封堵开关，在所述仓座(6)的壁上开有水孔。

2.根据权利要求1所述的锁水型松散地层取样钻具，其特征在于，所述封堵开关为封堵阀，所述封堵阀通过压缩弹簧设置在所述仓座(6)的底面上，所述封堵阀具有阀盖(10)、连接部(11)和封堵部(14)，所述阀盖(10)通过压缩弹簧支撑在所述仓座(6)的底面上，所述连接部(11)穿过所述仓座(6)底面的通孔连接所述阀盖(10)和所述封堵部(14)，所述连接部(11)的直径小于所述仓座(6)上通孔的内径，所述封堵部(14)为圆锥形，所述仓座(6)的底面具有与所述封堵部(14)相应的面域。

3.根据权利要求1或2所述的锁水型松散地层取样钻具，其特征在于，还包括管状钻具上接头(5)，所述钻具上接头(5)安装在所述仓座(6)的上部。

4.根据权利要求3所述的锁水型松散地层取样钻具，其特征在于，还包括管状钻杆接头(2)以及管状钻杆接头(2)内孔中的固定环(3)、定位块(4)和弹簧座(9)，所述管状钻杆接头(2)插入所述钻具上接头(5)内并与所述钻具上接头(5)密封配合，所述弹簧座(9)和所述定位块(4)与所 述管状钻杆接头(2)间隙配合，所述弹簧座(9)与所述定位块(4)之间设置有压缩弹簧。

5.根据权利要求4所述的锁水型松散地层取样钻具，其特征在于，所述定位块(4)分为上下两部分，所述上下两部分均为圆柱形，所述上部分的直径比所述下部分的直径小，所述上部分和所述下部分的过渡面为圆锥面，在相对所述过渡面下边缘的管状钻杆接头(2)的壁上开有多个悬挂孔，在所述钻具上接头(5)内壁相对所述悬挂孔的位置上开有环形的悬挂槽，在所述悬挂孔与所述悬挂槽形成的空间内设置悬挂钢球(15)。

6.根据权利要求4所述的锁水型松散地层取样钻具，其特征在于，所述固定环(3)通过螺钉固定在所述定位块(4)上方的所述管状钻杆接头(2)上，所述固定环(3)的内径大于所述定位块(4)上部分的直径，在所述管状钻杆接头(2)的外壁上设置有台肩(1)，所述台肩(1)与所述钻具上接头(5)的间距小于所述定位块(4)上部高度。

7.根据权利要求4所述的锁水型松散地层取样钻具，其特征在于，所述弹簧座(9)下底面为锥形结构且位于所述仓座(6)内，所述弹簧座的下底面与所述阀盖(10)不接触。

8.根据权利要求5所述的锁水型松散地层取样钻具，其特征在于，所述悬挂钢球(15)的外层镀有黄铜层。

9.根据权利要求7所述的锁水型松散地层取样钻具，其特征在于，所述钻头(8)与所述外筒体(12)通过螺纹连接，所述钻头(8)在与所述外筒体(12)连接处的下方具有内凸缘。

10.根据权利要求3所述的锁水型松散地层取样钻具，其特征在于，所 述取芯筒(7)和所述钻具上接头(5)之间设置有密封圈，所述活塞(13)与所述取芯筒(7)之间也设置有密封圈。 

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