CN202520261U - 定尺截取岩芯钻具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种定尺截取岩芯钻具。钻具键槽内芯螺纹与钻头上部螺纹连接;钻具上套螺纹与长芯管螺纹连接;组装后等于在钻头与长芯管间串接可纵向运动的小段圆管;钻进至需要尺寸时提升,通过阻力、摩擦力、弹性力转换,使内置刀头动作横向切割提取岩芯。钻具可做成独立部件,键槽内芯与上套花键联接,上套下平面与钻头上平面重合,传递钻进压力与扭力实施钻进;挡圈、上套螺纹联接锁定纵向间隙,顶刀体在镶块内滑动形成角度转换,控制刀头横向切割深度;钻头上提,沉积砂石对钻头产生阻力,使花键滑动,镶块与顶刀体两斜面错位推动刀头横向切割,继续提升刀头折断岩芯将其提出地面。该钻具可以作为岩石钻进、直接开采圆型石柱使用。
Description
技术领域:
本发明涉及一种定尺截取岩芯钻具,特别是一种用于在岩石地质条件下取芯钻探机具,属于钻探、成孔、制造圆型石柱领域。
背景技术:
地质勘探钻进的主要任务是获取真实准确的岩心样品,以便客观地评价所勘探的矿产资源储量情况;钻井成孔技术在于成孔直径、钻进速度、功率大小、材料消耗等直接与经济效益挂钩;随着建筑结构要求的提升,圆型石材需求越来越多,现有技术大量采用的是人工合成,传统工艺则是开采成为方条石后,再使用方求圆的原始方法生产。至今没有设备能够将不同要求、不同性质的工作融合起来。
发明内容:
为了克服上述现有技术的不足,本发明提供一种定尺截取岩芯钻具,该装置可以准确地截取岩石样品,保持完整性提供地质勘探分析;可以部分切割(管状套切)、降低功率要求、减少材料消耗,根据要求直径制作,完成各种尺寸要求的深井施工;采用不同直径与长度的长芯管配合钻头,可以一次成型开采圆型石柱,减少贵重石材的损耗及降低生产成本。使一种钻具完成不同产业、不同领域、不同产品的工作要求。
实现本发明的技术方案是:现有技术尚没有在原始岩层中直接截取圆柱石料的开采技术。现有获取岩芯资料的技术,一种是采用钻孔方式钻进,钻杆中心加压泥浆,将岩石粉沫混合泥浆带出再分解出来进行分析;另一种就是厚壁钻头结合长芯管,切割至一定长度后,放入提芯设备强行将岩芯拉断取出;均 需要造价高昂的大型设备与大功率的消耗。本发明是一种可以制作成不同长度与直径截取岩芯的钻具,钻具键槽内芯螺纹与钻头上部螺纹连接;钻具上套螺纹与长芯管螺纹连接;定尺截取岩芯钻具串联于钻头与长芯管之间,成为中间串联体,钻进时等于增加一段长芯管;在设定长度内提升,通过机械运动作用与摩擦阻力转换,固定于顶刀体上的刀头运动,对设定尺寸位置进行横向切割,切割形成后操作振动,使被切割体折断分离,从而顺利提取。
所述定尺截取岩芯钻具,可以做成单独的工作部件,其键槽内芯与上套采用花键联接,上套下平面与联接于键槽内芯螺纹上的钻头上平面重合,可以传递钻机钻进压力,由花键传递径向扭力,完成旋转钻进工作。
所述定尺截取岩芯钻具,其键槽内芯与上套花键联接,花键联接后,挡圈螺纹与上套下螺纹联接,锁定花键活动间隙,使轴向上在设计范围内可以滑动,使顶刀体在镶块内按需要产生重合与角度转动,使固定于顶刀体上的刀头可以进行横向切割工作,横向切割深度由顶刀体下部的挡块与上套间隙控制。
所述定尺截取岩芯钻具,其键槽内芯与上套花键联接,镶块固定于上套内,刀轴穿过顶刀体轴孔、复位弹簧孔,固定于键槽内芯轴孔位,复位弹簧其弹性作用力使顶刀体与镶块贴合,档圈内孔压迫固定于键槽内芯上的O型密封圈,摩擦力与弹性力保持钻头下行时,定尺截取岩芯钻具为一段空心管状态。
所述定尺截取岩芯钻具,在完成要求的岩芯钻进深度后,钻头缓慢上提,由于钻头外径大于长芯管外径,钻头内径小于长芯管内径,沉积砂石对钻头提升产生阻力,克服O型密封圈、复位弹簧的摩擦阻力与弹性力,使上套花键与键槽内芯花键滑行分离,固定于上套内的镶块与固定于键槽内芯上的顶刀体分离,镶块与顶刀体的重合斜面滑行,推动刀头向心位移而横向切割岩芯至设计深度,停止钻机旋转,启动钻杆振动使刀头从侧面摇晃折断岩芯,再次提升钻 杆,将整体岩芯提出地面。
本发明的优点是:提供一种定尺截取岩芯钻具,该钻具加工制作简单,成本低廉,对设备、功率要求低;可以准确地截取岩石样本,保持完整性提供地质勘探分析;可以部分切割、降低驱动功率及减少材料消耗,完成各种尺寸要求的深井钻进施工;可以按需要的直径制作,从原始岩层直接开采圆型石柱,减少贵重石材的损耗及降低生产成本。使一种钻具完成不同产业、不同领域、不同产品的工作要求。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的钻进状态剖示图。
图2为本发明的断石状态剖示图。
图中:1、键槽内芯螺纹,2、键槽内芯,3、档圈,4、密封圈,5、镶块,6、顶刀体,7、刀轴,8、复位弹簧,9、刀头,10、上套,11、上套螺纹,12、档块。
具体实施方式:
如图1所示的定尺截取岩芯钻具,钻具键槽内芯螺纹1的下部与钻头上部螺纹连接,上套螺纹11的上部与长芯管螺纹的下部连接,即定尺截取岩芯钻具为一个单独部件串联于长芯管与钻头之间。
顶刀体6上部焊接刀头9,下部装入复位弹簧8,刀轴7穿过顶刀体6、复位弹簧8的孔,固定装配于键槽内芯2轴孔位置,O形密封圈套入键槽内芯2上密封圈4位置。
上套10中间固定装配有镶块5,上套10与键槽内芯2通过花键滑动装配,顶刀体6滑动装入镶块5内槽中,档圈3内圈压入O形密封圈外侧,档圈3外 侧螺纹与上套10下部螺纹连接,定尺截取岩芯钻具装配成为独立部件,通过花键传递扭矩力,同时通过花键滑动配合,在档圈3的阻挡下进行设定的轴向间隙运动。
在使用图1所示的定尺截取岩芯钻具进行取芯钻进时,由于定尺截取岩芯钻具是串联于钻头与长芯管之间,装配在键槽内芯2上密封圈4位置的O形密封圈与档圈3之间的摩擦阻力,复位弹簧8的弹性压力,刀头9焊接在顶刀体6上部,顶刀体6与镶块5两斜面同位,刀头9因此收缩于镶块5槽内,定尺截取岩芯钻具整体为一个空心管状态,钻机启动传递的旋转扭力由上套10与键槽内芯2通过花键滑动装配传递至钻头,钻机进给压力由上套10下平面与钻头上平面贴合传递至钻头,部分岩石被钻头切削成为粉未,而小于钻头内径的岩芯进入长芯管内,成为一根圆型石柱进入长芯管内。
在使用图2所示的定尺截取岩芯钻具进行取芯时,钻机旋转缓慢提升,因为钻头外径大于长芯管外径,钻头内径小于长芯管内径,长芯管内外的沙石粉未沉积,对钻头产生阻力,与钻头螺纹连接的键槽内芯2同时受阻,沙石粉未阻力克服O形密封圈的摩擦阻力与复位弹簧的弹性力,长芯管螺纹连接的上套10缓慢提升,花键联接间产生滑动,上套10下平面与钻头上平面分离,固定于上套10内的镶块5同样与固定于键槽内芯2中间的顶刀体6滑动,镶块5与顶刀体6两斜面错位形成推动,镶块5因固定于上套10内部无法移动,迫使顶刀体6绕刀轴7旋转运动,焊接于顶刀体6上的刀头9切入长芯管内的石柱,对石柱横向切割,当顶刀体6下部的档块12转动至碰住上套10内壁,横向切割深度停止,这时停止钻机旋转运动,启动钻机振动,通过钻杆将振动力传递至刀头9,作用于石柱被横向切割产生槽内将石柱折断,提升中由于刀头9切入石柱,顶刀体6下部的档块12又碰住上套10内壁受阻挡,刀头9一直顶住折断 石柱下部,石柱在长芯管内同时提升。档圈3阻挡上套10与键槽内芯2花键继续滑动,直至将石柱与钻头提升至地面。完成勘探取样、打井成孔、石柱切割等工作。
Claims (2)
1.一种定尺截取岩芯钻具,其特征是:钻具键槽内芯螺纹(1)的下部与钻头上部螺纹连接,上套螺纹(11)的上部与长芯管螺纹的下部连接,刀头(9)焊接于顶刀体(6)上部,顶刀体(6)下部装入复位弹簧(8),刀轴(7)穿过顶刀体(6)、复位弹簧(8)的孔,固定装配于键槽内芯(2)轴孔位置,O形密封圈套入键槽内芯(2)密封圈(4)位置,上套(10)中间固定装配镶块(5),上套(10)与键槽内芯(2)通过花键滑动装配,顶刀体(6)滑动装入镶块(5)内槽中,挡圈(3)内圈压入O形密封圈外侧,挡圈(3)外侧螺纹与上套(10)下部螺纹连接,定尺截取岩芯钻具装配为独立部件,通过花键传递扭矩力,通过上套(10)下平面与钻头上平面传递钻进进给压力,同时通过花键滑动配合,在挡圈(3)装配位置设定的轴向间隙内动作。
2.根据权利要求1所述定尺截取岩芯钻具,其特征是:钻具键槽内芯螺纹(1)的下部与钻头上部连接,上套螺纹(11)的上部与长芯管螺纹的下部连接。
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