CN203756038U - 一种钻探用高采心率双管取心钻具 - Google Patents

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张绍和
孙平贺
徐张建
赵治海
曹函
郝志斌
王军
盛云鸥
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本实用新型专利涉及一种工程勘察、地质钻探用的双管取心钻具，特别是涉及适用于极破碎、易冲蚀、极软弱、水敏性等地层的钻探用高采心率双管取心钻具；它包括钻头、卡簧座、卡簧、半合内管接箍、扩孔器、半合内管、外管、排水孔、内管限位接手、弹簧、外管变径接手；本实用新型专利能满足在极破碎、易冲蚀、极软弱、水敏性等地层中钻探施工提高取心率的需要，在进行双管钻进工艺且不需增加其他钻探设备的前提下，实现岩心采取率达到90%以上。

Description

一种钻探用高采心率双管取心钻具
技术领域
本实用新型专利涉及一种工程勘察、地质钻探用的双管取心钻具，特别是涉及适用于极破碎、易冲蚀、极软弱、水敏性等地层的钻探用高采心率双管取心钻具。
背景技术
随着工程建设要求的不断提高，资源勘探、水域钻探技术的深入发展，对钻探取心质量的要求越来越高。但是，工程勘察中钻探技术单一，岩心扰动大，岩心采取率低；矿产资源勘查中采用的常规岩心钻探方法在硬、脆、碎、漏、坍、软弱易冲蚀等复杂地层的施工中，无法采取到合格的岩矿心。目前虽然已经有一些办法可以提高岩（矿）心保真、解决复杂地层钻进效率低、岩心采取率低、钻孔质量差、钻头寿命低、孔底事故多、钻探成本高等问题，但是对于极破碎、易冲蚀、极软弱、水敏性等地层中仍存在岩心采取率低下等难题。
发明内容
本实用新型专利的目的就是提供一种克服现有技术缺陷的用于极破碎、易冲蚀、极软弱、水敏性等地层的一种钻探用高采心率双管取心钻具。
本实用新型的技术方案是通过以下途径实现的：
一种钻探用高采心率双管取心钻具，包括钻头、卡簧座、卡簧、半合内管接箍、扩孔器、半合内管、外管、排水孔、内管限位接手、弹簧、外管变径接手，其中，内管下端接头处设计有用于扎紧塑料囊袋，防止岩心从内管塑料囊袋中脱落出来的橡皮箍筋圈和塑料囊袋；扩孔器与钻头连接处设计有防止钻进过程中岩心推动卡簧座、卡簧进入岩心内管和内管塑料囊袋中卡簧座限位挡圈；卡簧座限位挡圈与半合内管接箍通过插接联接；内管限位接手和外管变径接手之间设有2-15cm的运动间隙；内管上端外径部位和外管内径上端部位设计有1-3对转动传力栓，钻进过程中，转动传力栓可带动内管随外管一起转动，同时内管可在外管内部上下滑动；内管限位接手和外管变径接手之间通过弹簧联接；内管限位接手中设计有1-3个便于内管液体排出的溢流孔；钻头采用底喷或超前侧喷钻头。
本实用新型专利能满足在极破碎、易冲蚀、极软弱、水敏性等地层中钻探施工提高取心率的需要，在进行双管钻进工艺且不需增加其他钻探设备的前提下，实现岩心采取率达到90%以上。本实用新型具有如下特点：
1、在极破碎、易冲蚀、极软弱、水敏性等地层的钻探施工中使用，可以有效地提高岩心采取率。
2、橡皮箍筋圈和塑料囊袋结构，在钻探施工提钻取心前橡皮箍筋圈扎紧塑料囊袋，防止岩心从内管塑料囊袋中脱落出来掉在孔内。
3、卡簧座限位挡圈可以防止钻进过程中岩心推动卡簧座、卡簧进入岩心内管和内管塑料囊袋中。
3、卡簧座限位挡圈与半合内管接箍通过插接联接，钻进过程中，内管岩心充满后方便限位挡圈和内管接箍脱开，实现橡皮箍筋圈扎紧塑料囊袋，保护岩心不从内管中脱落遗留在孔内。
4、内管限位接手和外管变径接手之间存在2-15cm的运动间隙，当岩心充满内管后，推动内管在外管内向上运动，导致内管限位接手和外管变径接手之间的间隙减小或密闭，引起地表泥浆泵泵压升高报警，预示岩心已充满内管，需提钻取心。
5、钻具内管上端外径部位和外管内径上端部位设计有1-2对转动传力栓，钻进过程中，转动传力栓带动内管随外管一起转动，同时内管可在外管内部一定范围内上下滑动。
6、钻具内管限位接手和外管变径接手之间通过弹簧联接，实现力的传递和限位作用。
7、钻具内管限位接手中设计有若干溢流孔，便于内管液体排出。
8、钻具采用底喷或超前侧喷钻头，地表泥浆泵泵送的钻井液经过内、外管之间的通道，到达超前侧喷钻头或底喷钻头，从钻头的水眼中流出到钻头底部冷却钻头和返回时携带岩粉，避免了冲洗液直接接触和冲刷岩心。
附图说明
附图1为本实用新型的结构示意图。
图中：1—钻头；2—无丝扣卡簧座、卡簧；3——卡簧座限位挡圈；4—橡皮箍筋圈；5—半合内管接箍；6—扩孔器；7—半合内管；8—外管；9—塑料囊袋；10—排水孔；11—转动传力栓；12—内管限位接手；13—弹簧；14—外管变径接手。
具体实施方式
结合附图详细描述本实用新型的具体实施方式。
如附图所示，本实用新型包括底喷或超前侧喷钻头1、卡簧座、卡簧2、卡簧座限位挡圈3、橡皮箍筋圈4、半合内管接箍5、扩孔器6、半合内管7、外管8、塑料囊袋9、排水孔10、转动传力栓11、内管限位接手12、弹簧13、外管变径接手14组成，外管变径接手上端连接钻杆。
本实用新型设计有用于扎紧塑料囊袋，防止岩心从内管塑料囊袋中脱落出来的橡皮箍筋圈4和塑料囊袋9；本实用新型设计有防止钻进过程中岩心推动卡簧座、卡簧2进入岩心内管和内管塑料囊袋中卡簧座限位挡圈3；卡簧座限位挡圈3与半合内管接箍5通过插接联接；
内管限位接手12和外管变径接手14之间设有2-15cm的运动间隙；内管上端外径部位和外管内径上端部位设计有1-3对转动传力栓11，钻进过程中，转动传力栓11可带动内管随外管一起转动，同时内管可在外管内部上下滑动；内管限位接手12和外管变径接手14之间通过弹簧联接；内管限位接手12中设计有1-3个便于内管液体排出的溢流孔；钻头1采用底喷或超前侧喷钻头。
高采心率双管取心钻具的结构实现了：
1、钻具采用底喷或超前侧喷钻头，地表泥浆泵泵送的钻井液经过内、外管之间的通道，到达超前侧喷钻头或底喷钻头，从钻头的水眼中流出到钻头底部冷却钻头和返回时携带岩粉，避免了冲洗液直接接触和冲刷岩心。超前侧喷钻头或超前侧喷改变了冲洗液的流向，冲洗液从钻头侧面喷出，保证了进入钻头的岩心不被冲蚀；钻头超前部分阻止即将进入钻头内径的岩心不与冲洗液接触，同时减弱了冲洗液的流速，有效地保护了即将进入钻头内部岩心的完整性。
2、高采心率双管取心钻具在极破碎、易冲蚀、极软弱、水敏性等地层的钻探施工中使用，随着钻孔加深，岩石通过钻头破碎后，形成岩心经过卡簧、卡簧座、卡簧座限位挡圈、半合内管接箍进入岩心内管囊袋内；同时，钻具内管上端外径部位和外管内径上端部位因设计有1-2对转动传力栓，钻进过程中，转动传力栓带动内管随外管一起转动，同时内管可在外管内部一定范围内上下滑动。
3、卡簧座限位挡圈可以防止钻进过程中岩心推动卡簧座、卡簧进入岩心内管和内管塑料囊袋中；卡簧座限位挡圈与半合内管接箍通过插接联接，钻进过程中，内管岩心充满后方便限位挡圈和内管接箍脱开，实现橡皮箍筋圈扎紧塑料囊袋，保护岩心不从内管中脱落遗留在孔内。
4、内管限位接手和外管变径接手之间设有2-15cm的运动间隙，当岩心充满内管后，推动内管在外管内向上运动，导致内管限位接手和外管变径接手之间的间隙减小或密闭，引起地表泥浆泵泵压升高报警，预示岩心已充满内管，需提钻取心。
5、橡皮箍筋圈和塑料囊袋结构，在钻探施工提钻取心前橡皮箍筋圈扎紧塑料囊袋，防止岩心从内管塑料囊袋中脱落出来掉在孔内。
6、钻具内管限位接手和外管变径接手之间通过弹簧联接，实现力的传递和限位作用；钻具内管限位接手中设计有若干溢流孔，便于内管液体排出。
本实用新型专利的具体使用方法：
当遇到极破碎、易冲蚀、极软弱、水敏性等难采心地层时，将普通钻具打捞上来，换为该高采心率双管取心钻具，采用底喷或超前侧喷钻头进行钻进。
钻进过程中，地表泥浆泵泵送的钻井液经过钻杆，输送到钻具内、外管之间的通道中，到达超前侧喷钻头或底喷钻头，从钻头的水眼中流出到钻头底部冷却钻头和返回时携带岩粉，避免了冲洗液直接接触和冲刷岩心，有效地保护了即将进入钻头内部岩心的完整性。随着钻孔深度的加深，岩心逐渐进入岩心内管和内管塑料囊袋内，如果内管残留积水，可以从内管限位接手溢流孔中排出；当内管和内管塑料囊袋背岩心充满后，岩心将会顶开卡簧座限位挡圈与半合内管接箍的连接处，被顶开后安放在卡簧座限位挡圈与半合内管接箍连接处的橡皮箍筋圈扎紧塑料囊袋和岩心；顶开卡簧座限位挡圈与半合内管接箍连接处的同时，内管限位接手和外管变径接手之间开始存在一定的运动间隙，当岩心充满内管后，推动内管在外管内向上运动，导致内管限位接手和外管变径接手之间的间隙减小或密闭，引起地表泥浆泵泵压升高报警，预示岩心已充满内管，需提钻取心；由于橡皮箍筋圈扎紧了塑料囊袋和岩心，卡簧和卡簧座下移内径收缩，提钻时不会出现岩心滑落掉在孔内，因而有效保证了岩心的采取率。

Claims (1)

1. 一种钻探用高采心率双管取心钻具，包括钻头（1）、卡簧座、卡簧（2）、半合内管接箍（5）、扩孔器（6）、半合内管（7）、外管（8）、排水孔（10）、内管限位接手（12）、弹簧（13）、外管变径接手（14），其特征在于：
A）所述的一种钻探用高采心率双管取心钻具，其特征是，内管下端接头处设计有用于扎紧塑料囊袋，防止岩心从内管塑料囊袋中脱落出来的橡皮箍筋圈（4）和塑料囊袋（9）；
B）所述的一种钻探用高采心率双管取心钻具，其特征是，扩孔器与钻头连接处设计有防止钻进过程中岩心推动卡簧座、卡簧（2）进入岩心内管和内管塑料囊袋中卡簧座限位挡圈（3）；
C）所述的一种钻探用高采心率双管取心钻具，其特征是，卡簧座限位挡圈（3）与半合内管接箍（5）通过插接联接；
D）所述的一种钻探用高采心率双管取心钻具，其特征是，内管限位接手（12）和外管变径接手（14）之间设有2-15cm的运动间隙；
E）所述的一种钻探用高采心率双管取心钻具，其特征是，内管上端外径部位和外管内径上端部位设计有1-3对转动传力栓（11），钻进过程中，转动传力栓（11）可带动内管随外管一起转动，同时内管可在外管内部上下滑动；
F）所述的一种钻探用高采心率双管取心钻具，其特征是，内管限位接手（12）和外管变径接手（14）之间通过弹簧联接；
G）一种所述的钻探用高采心率双管取心钻具，其特征是，内管限位接手（12）中设计有1-3个便于内管液体排出的溢流孔；
H）一种所述的钻探用高采心率双管取心钻具，其特征是，钻头（1）采用底喷或超前侧喷钻头。
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