CN204225784U - 一种岩心钻机输出扭矩上限控制钻杆 - Google Patents

Abstract

一种岩心钻机输出扭矩上限控制钻杆，包括芯管，在芯管的上部设有接头，在芯管的中部外套有旋转套筒，在旋转套筒与芯管之间设有传扭杆，在传扭杆的中部设有一圈当岩心钻机输出扭矩大于井底钻杆最大承受扭矩时断开的圆弧槽。本实用新型利用设置在传扭杆中部的圆弧槽，在岩心钻机输出扭矩大于井底钻杆所能承受最大扭矩的情况下，使得岩心钻机主动钻杆与井底钻杆的传扭关系中断，实现岩心钻机主动钻杆继续旋转、井底钻杆停止转动，从而实现对井底钻杆的承扭过载保护。本实用新型重量轻、结构简单、拆装方便，能够有效避免井底钻杆因钻机输出扭矩过大而发生的井底断钻事故，降低了施工成本，适用于深孔地勘工程。

Description

一种岩心钻机输出扭矩上限控制钻杆

技术领域

本实用新型涉及一种地质勘探设备，特别是一种岩心钻机输出扭矩上限控制钻杆。

背景技术

随着国家“十二五”地质大调查工程和地质找矿“358”行动计划的快速实施和发展，钻探工程已向更深部地层钻进、更复杂地层钻进、未知或新发现地质区域钻进等方向发展。2000米深孔钻探工艺设备的成熟发展并已在地质找矿施工中得到普遍应用，随着孔深的不断增加，所需的设备机型也在不断的更新，机型和功率更大的钻探设备正在向市场上不断应用推广，而钻杆作为一种高成本消耗介质在工程作业中起着至关重要的作用，因为钻探设备机型的增大，钻机输出最大扭矩也随之增加，这就给井底钻杆提出了更加严峻的考验。与传统的普通钻杆以及绳索取心钻杆所能承受的额定最大扭矩相比，特别是2000米以上机型的最大输出扭矩已经超出了配套井底钻杆所能承受的额定最大扭矩，因此井底钻杆易发生折断事故段；有时在钻机正常工作时会突然发生异常状况，如井底钻头突然发生憋钻状态时，井底钻杆承受的扭矩会突然增大很容易超过钻杆能承受的额定最大扭矩，这样就容易造成井底钻杆的折断事故。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种结构简单、重量轻、拆装方便，可实现对井底钻杆承扭过载保护的岩心钻机输出扭矩上限控制钻杆。

本实用新型要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的，一种岩心钻机输出扭矩上限控制钻杆，包括芯管，芯管的下部外壁上设有连接岩心钻机配套钻杆的外螺纹，在芯管的上部设有与岩心钻机主动钻杆固定相接的接头，其特点是：在芯管的中部外套有旋转套筒，在旋转套筒与芯管之间设有将扭矩从旋转套筒传递至芯管的传扭杆，传扭杆的轴向与芯管的轴向垂直设置，在传扭杆的中部设有一圈当岩心钻机输出扭矩大于井底钻杆最大承受扭矩时断开的圆弧槽，所述传扭杆的一端通过内耳板与芯管固定相接，传扭杆的另一端端通过外耳板与旋转套筒固定相接，在传扭杆靠近旋转套筒的一端端部向外设有一圈凸台，在外耳板上设有与传扭杆凸台配合的一圈凸起，在外耳板凸起与传扭杆凸台之间设有套装在传扭杆上的压缩弹簧；在传扭杆的下方芯管与旋转套筒之间设有下轴承组，在下轴承组的下方芯管与旋转套筒之间设有下密封装置；在传扭杆的上方芯管与旋转套筒之间设有上轴承组，在上轴承组的上方设有套装在芯管上的支座，在支座与芯管之间设有上密封装置，所述支座的下部与旋转套筒的上部通过螺纹固定相接，在支座的上部设有通过螺栓与接头吊装的对接盘，在支座的中部开有松紧与螺栓配合螺母的安装孔，在支座对接盘与接头之间还设有套装在芯管上的密封调节压板，密封调节压板上设有上述螺栓通过的通过孔，所述密封调节压板与接头之间设有套装在芯管上的V型夹织物橡胶密封圈。

本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述芯管包括上芯管和下芯管，上芯管的下端与下芯管的上端螺纹相接，在上芯管上套装有锁紧用的锁母。

本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在芯管的外壁上周向均匀分布有若干与内耳板配合的定位槽，在旋转套筒的外壁周向均匀分布有若干与外耳板配合的定位孔。

本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述定位槽、定位孔均设有3个。

本实用新型要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在内耳板上设有安装传扭杆的内孔，在内控上设有与传扭杆紧配合的内止口。

与现有技术相比，本实用新型在岩心钻机输出扭矩小于井底钻杆所能承受最大扭矩的情况下，利用设置在旋转套筒与芯管之间的传扭杆，使得旋转套筒、支座和芯管一起随着岩心钻机主动钻杆旋转；在岩心钻机输出扭矩大于井底钻杆所能承受最大扭矩的情况下，利用设置在传扭杆中部的圆弧槽，使得岩心钻机主动钻杆与井底钻杆的传扭关系中断，实现岩心钻机主动钻杆继续旋转、井底钻杆停止转动，从而实现对井底钻杆的承扭过载保护。本实用新型重量轻、结构简单、拆装方便，能够有效避免井底钻杆因钻机输出扭矩过大而发生的井底断钻事故，降低了施工成本，适用于深孔地勘工程。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为传扭杆的结构示意图；

图3为支座的立体结构示意图。

具体实施方式

一种岩心钻机输出扭矩上限控制钻杆，包括芯管，芯管的下部外壁上设有连接岩心钻机配套钻杆的外螺纹，在芯管的上部设有与岩心钻机主动钻杆固定相接的接头10，在芯管的中部外套有旋转套筒2，在旋转套筒2与芯管之间设有将扭矩从旋转套筒传递至芯管的传扭杆5，传扭杆的轴向与芯管的轴向垂直设置，在传扭杆5的中部设有一圈当岩心钻机输出扭矩大于井底钻杆最大承受扭矩时断开的圆弧槽20，所述传扭杆的一端通过内耳板6与芯管固定相接，传扭杆的另一端端通过外耳板3与旋转套筒固定相接，在传扭杆靠近旋转套筒的一端端部向外设有一圈凸台19，在外耳板3上设有与传扭杆凸台配合的一圈凸起，在外耳板凸起与传扭杆凸台之间设有套装在传扭杆上的压缩弹簧4；在传扭杆的下方芯管与旋转套筒之间设有下轴承组，在下轴承组的下方芯管与旋转套筒之间设有下密封装置18；在传扭杆5的上方芯管与旋转套筒2之间设有上轴承组，在上轴承组的上方设有套装在芯管上的支座7，在支座7与芯管之间设有上密封装置14，所述支座的下部与旋转套筒的上部通过螺纹固定相接，在支座7的上部设有通过螺栓与接头吊装的对接盘21，在支座的中部开有松紧与螺栓配合螺母的安装孔13，在支座对接盘与接头之间还设有套装在芯管上的密封调节压板12，密封调节压板12上设有上述螺栓通过的通过孔，所述密封调节压板与接头之间设有套装在芯管上的V型夹织物橡胶密封圈11。所述上、下轴承组均设有一个深沟球轴承15和一个推力球轴承16。这样，实现了旋转套筒与芯管之间相互径向定位的旋转功能。在旋转套筒上还设有润滑轴承用的压配式压注油杯17。所述通过松紧螺栓可以调整密封调节压板12的位置，从而实现调节V型夹织物橡胶密封圈11内圈与上芯管9相配合外表面的松紧程度，在实现对冲洗液密封作用的同时又能保证不影响上芯管9与支座7的相对转动。当钻机输出的扭矩小于井底钻杆能承受的额定最大扭矩时，上芯管9连同下芯管1与支座7均保持相对静止；当钻机输出扭矩大于井底钻杆能承受的额定最大扭矩时，上芯管连同下芯管与支座保持相对转动，冲洗液在此处被密封。

所述芯管包括上芯管9和下芯管1，上芯管9的下端与下芯管1的上端螺纹相接，在上芯管9上套装有锁紧用的锁母8；在芯管的外壁上周向均匀分布有若干与内耳板配合的定位槽，在旋转套筒的外壁周向均匀分布有若干与外耳板配合的定位孔；所述定位槽、定位孔均设有3个；在内耳板6上设有安装传扭杆的内孔，在内控上设有与传扭杆紧配合的内止口。所述本钻杆是加装在岩心钻机主动钻杆下方与井底钻杆之间的，可控制岩心钻机输出扭矩的上限，避免井底钻杆因岩心钻机处于正常或异常状态时由于输出扭矩过大（超过井底钻杆能承受的额定最大扭矩）而引起的井底钻杆折断事故。在输出扭矩过大时，传扭杆5在圆弧槽20处断开，主动钻杆与井底钻杆的传扭关系中断，实现主动钻杆继续旋转，井底钻杆停止转动，从而实现对井底钻杆的承扭过载保护。

当钻机输出扭矩小于井底钻杆能承受的额定最大扭矩时，旋转套筒2与芯管在传扭杆5的作用下一同随主动钻杆旋转，加压钻进时，钻机施加给主动钻杆向下的钻压力依次传递给支座7、旋转套筒2、芯管最后传递给井底钻杆；减压钻进时，井底钻杆自重力依次通过芯管、旋转套筒2、支座7最后传递给主动钻杆及钻机。当钻机输出扭矩大于井底钻杆能承受的额定最大扭矩时，传扭杆断开，旋转套筒2与下芯管1传扭关系中断，旋转套筒2在主动钻杆的带动下继续旋转，下芯管1及井底钻杆停止旋转，而各处受推拉力情况与正常钻进时相同。当钻机输出扭矩小于井底钻杆能承受的额定最大扭矩时，传扭杆正常传递扭矩，将旋转套筒2和下芯管1连接在一起，钻机输出扭矩传递给井底钻杆；当钻机输出扭矩大于井底钻杆能承受的最大扭矩时，传扭杆在圆弧槽处断开成为两段，传扭杆的一段继续留在内耳板的内止口里，另一段在压缩弹簧的作用下向外移动一段距离到外耳板处，旋转套筒和下芯管在此处脱开，旋转套筒随主动钻杆继续旋转运动，下芯管和井底钻杆则停止旋转，这样就实现了对井底钻杆的承扭过载保护。

Claims (5)

1.一种岩心钻机输出扭矩上限控制钻杆，包括芯管，芯管的下部外壁上设有连接岩心钻机配套钻杆的外螺纹，在芯管的上部设有与岩心钻机主动钻杆固定相接的接头，其特征在于：在芯管的中部外套有旋转套筒，在旋转套筒与芯管之间设有将扭矩从旋转套筒传递至芯管的传扭杆，传扭杆的轴向与芯管的轴向垂直设置，在传扭杆的中部设有一圈当岩心钻机输出扭矩大于井底钻杆最大承受扭矩时断开的圆弧槽，所述传扭杆的一端通过内耳板与芯管固定相接，传扭杆的另一端通过外耳板与旋转套筒固定相接，在传扭杆靠近旋转套筒的一端端部向外设有一圈凸台，在外耳板上设有与传扭杆凸台配合的一圈凸起，在外耳板凸起与传扭杆凸台之间设有套装在传扭杆上的压缩弹簧；在传扭杆的下方芯管与旋转套筒之间设有下轴承组，在下轴承组的下方芯管与旋转套筒之间设有下密封装置；在传扭杆的上方芯管与旋转套筒之间设有上轴承组，在上轴承组的上方设有套装在芯管上的支座，在支座与芯管之间设有上密封装置，所述支座的下部与旋转套筒的上部通过螺纹固定相接，在支座的上部设有通过螺栓与接头吊装的对接盘，在支座的中部开有松紧与螺栓配合螺母的安装孔，在支座对接盘与接头之间还设有套装在芯管上的密封调节压板，密封调节压板上设有上述螺栓通过的通过孔，所述密封调节压板与接头之间设有套装在芯管上的V型夹织物橡胶密封圈。

2.根据权利要求1所述的岩心钻机输出扭矩上限控制钻杆，其特征在于：所述芯管包括上芯管和下芯管，上芯管的下端与下芯管的上端螺纹相接，在上芯管上套装有锁紧用的锁母。

3.根据权利要求1所述的岩心钻机输出扭矩上限控制钻杆，其特征在于：在芯管的外壁上周向均匀分布有若干与内耳板配合的定位槽，在旋转套筒的外壁周向均匀分布有若干与外耳板配合的定位孔。

4.根据权利要求3所述的岩心钻机输出扭矩上限控制钻杆，其特征在于：所述定位槽、定位孔均设有3个。

5.根据权利要求1所述的岩心钻机输出扭矩上限控制钻杆，其特征在于：在内耳板上设有安装传扭杆的内孔，在内控上设有与传扭杆紧配合的内止口。