CN204738775U - 一种带有到位报信的绳索取心定位悬挂机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有到位报信的绳索取心定位悬挂机构，是由内管总成和外管钻具组成，内管总成设置在外管钻具内，当投放绳索钻具时，内管总成进行工作，投放到位后，内管总成与外管钻具间的环状冲洗液通道被切断，产生水击压力，驱动活动阀堵打开阀堵片处冲洗液通道，通过地表压力表的压力波动可得知投放到位，当打捞绳索钻具时，锁紧装置解锁，打捞器带动绳索捞矛装置向上移动，活动阀堵移动到最上端，打开阀堵处冲洗液通道，继续拉动打捞器，完成打捞。本实用新型到位报信装置可自动复位，压力损失小，绳索钻具定位后具有锁定功能，缩短了绳索钻具长度，有利于提高岩心采取的质量，便于野外使用和操作，解决了打捞钻具时存在抽吸、吸附等问题。

Description

一种带有到位报信的绳索取心定位悬挂机构

技术领域

本实用新型涉及一种绳索取心钻具，特别涉及一种带有到位报信的绳索取心定位悬挂机构。

背景技术

近年来随着我国经济迅猛发展，提升了对上游资源的需求，带动了地勘事业迅速发展，也促进了勘探技术的发展，由于浅部资源已面临枯竭，地质勘探逐渐的由浅部向深部延伸。

金刚石绳索取心钻进是一种无需频繁提钻的钻进工艺，在深部的钻探工程中会拥有着更多的技术优势，在使用金刚石绳索取心钻具钻孔深度超过500米左右，投放内管时，无法准确的判断内管是否投放到位，现场完全凭借经验，为了确保内管投放到位，避免打“单管”问题的出现，往往预留了过多的等待时间，增加了钻探生产的辅助时间。

现有技术，S75绳索取心钻具结构上，具有到位报信的机构，由片状的阀堵以及挂簧、压簧和定位弹簧等组成，但在实际使用时，时常出现憋泵、吸附、抽吸等问题的出现，致使钻进无法正常进行；另一种用钢球和弹簧组成的一种到位报信机构，使用时能够起到位报信的作用，同时这种结构会造成一定的压力降损失。所以，在进行绳索取心金刚石钻进时，均不使用上述到位报信机构，现有的绳索取心钻具在结构上也都进行了简化，剔除了上述的到位报信机构，通常在500米以内的钻孔，一般都是通过倾听内管总成投放到位后的金属撞击声来确定是否投放到位，超过500米的钻孔是依据绳索内管总成投放的速度，来估算投放到位的时刻。

专利CN86106661，绳索取芯钻具的功能机构，利用内管总成上采用的一轴套和水口的遮盖产生的压力来实现到位报信的机构，轴套和水口的遮盖量可以进行人工调节，以适应不同的流量和钻孔深度，但该功能也会产生压力降损失。

专利200920042400.3，一种线索取芯钻具，利用一钢球放置于冲洗液通道中，其下部安置一报信胶圈，投放到位后冲洗液驱动钢球通过胶圈至下部空间，同时产生波动压力，起到到位报信作用，内管打捞至地面后，需拧卸钻具复位钢球，操作麻烦。

专利201320537493.3，深孔内管到位报警绳索取芯钻具及其使用的压力检测系统中的到位报信机构，利用阀堵在内管投放到位时，冲洗液将阀堵顶开产生的压力进行报信，阀堵顶开后由曲杆定位，固定其打开的状态，从而减少压力降损失，待内管总成打捞至地面时需人工拨动曲杆复位，无自动复位功能，阀堵开启的开启度无法与冲洗液的流量自动匹配，当流量变化时，特别是流量变小时，会影响阀堵的定位，导致影响实际的工作效能，该结构的阀堵当有冲洗液驱动时，由于阀堵瞬间开启，产生的压力脉动小、时间短，需配备地面电子传感设备检测，成本较高。

专利201410531122.3，内管到位发声报警绳索取心钻具，在内管总成上内置一声音电子报警装置，投放到位后通过一机构触发报警发出声音，报警装置发出的声音需要通过钻杆内的冲洗液介质以及地面的空气介质传递到人耳中，通常声波通过介质断面后无法继续传递，需要专门的声波识别器拾取声波，人耳无法直接获取到位信息，还需要相应的配套设备。该机构在每次投放时还要进行拧卸钻具，复位触发机构，操作不便，水下采用电子装置，结构复杂，成本高，特别是内管钻具工作环境差，水下电子报警装置需采取防水、防冲、防振等技术措施，在现有的技术条件下实施困难。

通常的绳索钻具内管定位是通过一机械方式由扭簧驱动一副弹卡来实现定位的，如我国地质系统的S75绳索钻具，美国NQ系列的钻具等，皆为公知的结构。由于结构的原因，通常的绳索钻具内管与外管间的定位存在2—5mm左右的间隙，造成绳索钻具内管总成在钻进中，存在着上下一定的窜动量，对采取的岩心有一定程度的扰动，特别是进行绳索冲击回转钻进时，严重的影响了冲击功的有效传递，降低冲击钻进效果。

发明内容

本实用新型的目的是要解决上述现有到位报信机构结构复杂、操作繁琐、工作时间长、效率低、压力损失大、劳动强度大、存在抽吸、吸附等问题，而提供一种带有到位报信的绳索取心定位悬挂机构。

本实用新型是由内管总成和外管钻具组成，内管总成设置在外管钻具内部；

内管总成包括绳索捞矛装置、锁紧装置、定位装置、到位报信装置和悬挂装置，绳索捞矛装置铰接在锁紧装置上端，定位装置上端固定设置在锁紧装置下端，到位报信装置上端铰接在定位装置下端，悬挂装置设置在到位报信装置下端；

绳索捞矛装置包括捞矛头、捞矛头弹簧、卡块和捞矛头弹性销，捞矛头弹簧和卡块设置在捞矛头槽内，捞矛头弹簧设置在卡块上端，捞矛头弹性销固定设置在捞矛头下端；

锁紧装置包括旋转拉杆、压紧弹簧、数个锁紧钢珠和芯轴，旋转拉杆下端具有子口，旋转拉杆的中间部分具有第一台阶和第二台阶，下端具有若干圆孔，数个锁紧钢珠设置在旋转拉杆的圆孔上，压紧弹簧绕设在旋转拉杆上，芯轴上端固定设置在旋转拉杆子口内，芯轴上端具有环槽和圆锥面；

定位装置包括弹卡压簧、楔套、弹卡、半圆卡和弹卡套，弹卡压簧绕设在芯轴上，楔套设置在芯轴外侧，半圆卡设置在楔套与弹卡之间，弹卡套为圆筒状，上端具有卡槽和分水口，下端具有梯形扣，梯形扣与分水接头固定连接，弹卡设置在卡槽内，绳索捞矛装置、锁紧装置、定位装置和到位报信装置设置在弹卡套内；

到位报信装置包括阀堵连接弹性销、活动阀堵、悬挂弹簧、补偿套、补偿弹簧、阀堵座和分水接头，阀堵连接弹性销上端设置在芯轴下端，阀堵连接弹性销下端固定设置在活动阀堵上端，悬挂弹簧绕设在活动阀堵上，活动阀堵具有阀堵杆、阀堵片、导正筋和支撑环，阀堵杆具有泄流中心孔和横向泄流孔，阀堵片、导正筋和支撑环设置在阀堵杆上，阀堵片和导正筋与阀堵座和补偿套相配合设置，补偿套活动设置在阀堵座与分水接头之间，阀堵座设置在补偿套与弹卡套之间，补偿弹簧和分水接头分别设置在补偿套和阀堵座下端，分水接头设置在补偿弹簧外侧；

悬挂装置包括扶正悬挂环和座环，扶正悬挂环设置在分水接头外侧，座环设置在外接短管与扩孔器之间；

外管钻具包括上外管、外接短管、扩孔器和下外管，上外管下端具有弹卡室，弹卡室内斜面台阶处与弹卡相配合，并固定设置在外接短管上端，扩孔器上端固定设置在外接短管下端，扩孔器下端固定连接在下外管上端。

本实用新型的工作原理和过程：

当打捞绳索钻具时，绳索打捞器拉动绳索捞矛装置，旋转拉杆、芯轴和活动阀堵在弹卡套内向上移动，打捞开始前，活动阀堵被锁紧装置锁紧在下端，内管总成处于锁死状态。当向上拉动捞矛头时，锁紧钢珠通过旋转拉杆移动，进入到芯轴的环槽部位，解除了活动阀堵的锁紧状态，并通过锁紧钢珠，与芯轴环槽处的台阶相配合连接，带动芯轴移动，继续拉动绳索捞矛装置，活动阀堵与阀堵座之间的通道打开。通过芯轴上移，半圆卡推动楔套向上移动，压缩压紧弹簧，楔套锥面与弹卡斜面脱离，继续拉动绳索捞矛装置，绳索取心钻具内管总成通过绳索打捞器向上移动，弹卡通过弹卡室斜面台阶的作用下，将弹卡推回，弹卡定位作用消失，继续提拉打捞器，可打捞出绳索取心钻具内管总成。

当投放绳索钻具时，捞矛头、旋转拉杆、芯轴和活动阀堵只受弹簧力及其重力作用，悬挂弹簧处于最大伸缩量，而回位压紧弹簧处于最大压缩量，悬挂弹簧弹簧力F1小于压紧弹簧弹簧力F2与相关零件的重力之和F3，当在F2与F3作用下，F1＝F2+F3时，活动阀堵将冲洗液通道关闭。

当投放绳索钻具到位时，绳索定位悬挂机构钻具上的扶正悬挂环嵌套在钻具外管的座环内，用于悬挂和密封钻具，将绳索钻具的内管总成与外管钻具间的环状冲洗液通道关闭，这时被封闭的冲洗液压力增加，产生水击力作用在活动阀堵上，压缩悬挂弹簧驱动活动阀堵、芯轴、旋转拉杆、捞矛头等相关零件向下移动，当阀堵片越过阀堵座的配合表面时，水击力开始作用在补偿套的上端面，活动阀堵和补偿套向下移动，直至活动阀堵的阀堵座打开与补偿套之间的通道，此时由于作用在补偿套上端的压力降低，补偿套在补偿弹簧弹簧力的作用下回到初始位置，活动阀堵被锁紧装置锁死，致使产生的压力损失小，同时在活动阀堵的驱动过程中，产生的压力对地面到位报信，芯轴推动楔套的斜面将弹卡推出，并进入绳索钻具外管部分的弹卡室，完成定位作用。

本实用新型的有益效果：

本实用新型结构紧凑，工作压力损失小，减少工作时间和工作人员劳动强度，绳索钻具定位后具有锁紧功能，到位报信装置能够自动复位，无需人工调整和干预，缩短了绳索钻具长度，降低了重量，有利于提高岩心采取的质量，便于野外使用和操作，解决了打捞钻具时存在抽吸、吸附等问题。

附图说明

图1是本实用新型的剖视图。

图2是本实用新型内管总成打捞时的剖视图。

图3是本实用新型内管总成投放时的剖视图。

图4是本实用新型活动阀堵的立体示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本实用新型是由内管总成1和外管钻具2组成，内管总成1设置在外管钻具2内部；

内管总成1包括绳索捞矛装置11、锁紧装置12、定位装置13、到位报信装置14和悬挂装置15，绳索捞矛装置11铰接在锁紧装置12上端，定位装置13上端固定设置在锁紧装置12下端，到位报信装置14上端铰接在定位装置13下端，悬挂装置15设置在到位报信装置14下端；

绳索捞矛装置11包括捞矛头111、捞矛头弹簧112、卡块113和捞矛头弹性销114，捞矛头弹簧112和卡块113设置在捞矛头槽内111，捞矛头弹簧112设置在卡块113上端，捞矛头弹性销114固定设置在捞矛头111下端；

锁紧装置12包括旋转拉杆121、压紧弹簧122、数个锁紧钢珠123和芯轴124，旋转拉杆121下端具有子口，旋转拉杆121的中间部分具有第一台阶和第二台阶，下端具有若干圆孔，数个锁紧钢珠123设置在旋转拉杆121的圆孔上，压紧弹簧122绕设在旋转拉杆121上，芯轴124上端固定设置在旋转拉杆121子口内，芯轴124上端具有环槽和圆锥面；

定位装置13包括弹卡压簧131、楔套132、弹卡133、半圆卡134和弹卡套135，弹卡压簧131绕设在芯轴124上，楔套132设置在芯轴124外侧，弹卡133固定设置在楔套132外侧，半圆卡134设置在楔套132与弹卡133之间，弹卡套135为圆筒状，上端具有卡槽1351和分水口1352，下端具有梯形扣1352，梯形扣1352与分水接头147固定连接，弹卡133设置在卡槽1351内，绳索捞矛装置11、锁紧装置12、定位装置13和到位报信装置14设置在弹卡套135内；

到位报信装置14包括阀堵连接弹性销141、活动阀堵142、悬挂弹簧143、补偿套144、补偿弹簧145、阀堵座146和分水接头147，阀堵连接弹性销141上端设置在芯轴124下端，阀堵连接弹性销141下端固定设置在活动阀堵142上端，悬挂弹簧143绕设在活动阀堵142上，活动阀堵142具有阀堵杆1421、阀堵片1422、导正筋1423和支撑环1424，阀堵杆1421具有泄流中心孔1425和横向泄流孔1426，阀堵片1422、导正筋1423和支撑环1424设置在阀堵杆1421上，阀堵片1422和导正筋1423与阀堵座146和补偿套144相配合设置，补偿套144活动设置在阀堵座146与分水接头147之间，阀堵座146设置在补偿套144与弹卡套135之间，补偿弹簧145和分水接头147分别设置在补偿套144和阀堵座146下端，分水接头147设置在补偿弹簧145外侧；

悬挂装置15包括扶正悬挂环151和座环152，扶正悬挂环151设置在分水接头147外侧，座环152设置在外接短管22与扩孔器23之间；

外管钻具2包括上外管21、外接短管22、扩孔器23和下外管24，上外管21下端具有弹卡室1331，弹卡室1331内斜面台阶处与弹卡133相配合，并固定设置在外接短管22上端，扩孔器23上端固定设置在外接短管22下端，扩孔器23下端固定连接在下外管24上端。

本实用新型的工作原理和过程：

参阅图1、图2、图3和图4所示，当打捞绳索钻具时，绳索打捞器拉动绳索捞矛装置11，旋转拉杆121、芯轴124和活动阀堵142在弹卡套135内向上移动，打捞开始前，活动阀堵142被锁紧装置12锁紧在下端，内管总成1处于锁死状态。当向上拉动捞矛头111时，锁紧钢珠123通过旋转拉杆移动，进入到芯轴124的环槽部位，解除了活动阀堵142的锁紧状态，并通过锁紧钢珠123，与芯轴124环槽处的台阶相配合连接，带动芯轴124移动，继续拉动绳索捞矛装置11，活动阀堵142与阀堵座146之间的通道打开。通过芯轴124上移，半圆卡134推动楔套132向上移动，压缩压紧弹簧122，楔套132锥面与弹卡133斜面脱离，继续拉动绳索捞矛装置11，绳索取心钻具内管总成1通过绳索打捞器向上移动，弹卡133通过弹卡室1331斜面台阶的作用下，将弹卡133推回，弹卡133定位作用消失，继续提拉打捞器，可打捞出绳索取心钻具内管总成1。

当投放绳索钻具时，捞矛头111、旋转拉杆121、芯轴124和活动阀堵142只受弹簧力及其重力作用，悬挂弹簧143处于最大伸缩量，而回位压紧弹簧122处于最大压缩量，悬挂弹簧143弹簧力F1小于压紧弹簧122弹簧力F2与相关零件的重力之和F3，当在F2与F3作用下，F1＝F2+F3时，活动阀堵142将冲洗液通道关闭。

当投放绳索钻具到位时，绳索定位悬挂机构钻具上的扶正悬挂环151嵌套在钻具外管的座环152内，用于悬挂和密封钻具，将绳索钻具的内管总成1与外管钻具2间的环状冲洗液通道关闭，这时被封闭的冲洗液压力增加，产生水击力作用在活动阀堵142上，压缩悬挂弹簧143驱动活动阀堵142、芯轴124、旋转拉杆121、捞矛头111等相关零件向下移动，当阀堵片1422越过阀堵座146的配合表面时，水击力开始作用在补偿套144的上端面，活动阀堵142和补偿套144向下移动，直至活动阀堵142的阀堵座146打开与补偿套144之间的通道，此时由于作用在补偿套144上端的压力降低，补偿套144在补偿弹簧145弹簧力的作用下回到初始位置，活动阀堵142被锁紧装置12锁死，致使产生的压力损失小，同时在活动阀堵142的驱动过程中，产生的压力对地面到位报信，芯轴124推动楔套132的斜面将弹卡133推出，并进入绳索钻具外管部分的弹卡室1331，完成定位作用。

Claims (1)

1.一种带有到位报信的绳索取心定位悬挂机构，其特征在于：是由内管总成(1)和外管钻具(2)组成，内管总成(1)设置在外管钻具(2)内部；

内管总成(1)包括绳索捞矛装置(11)、锁紧装置(12)、定位装置(13)、到位报信装置(14)和悬挂装置(15)，绳索捞矛装置(11)铰接在锁紧装置(12)上端，定位装置(13)上端固定设置在锁紧装置(12)下端，到位报信装置(14)上端铰接在定位装置(13)下端，悬挂装置(15)设置在到位报信装置(14)下端；

绳索捞矛装置(11)包括捞矛头(111)、捞矛头弹簧(112)、卡块(113)和捞矛头弹性销(114)，捞矛头弹簧(112)和卡块(113)设置在捞矛头槽内(111)，捞矛头弹簧(112)设置在卡块(113)上端，捞矛头弹性销(114)固定设置在捞矛头(111)下端；

锁紧装置(12)包括旋转拉杆(121)、压紧弹簧(122)、数个锁紧钢珠(123)和芯轴(124)，旋转拉杆(121)下端具有子口，旋转拉杆(121)的中间部分具有第一台阶和第二台阶，下端具有若干圆孔，数个锁紧钢珠(123)设置在旋转拉杆(121)的圆孔上，压紧弹簧(122)绕设在旋转拉杆(121)上，芯轴(124)上端固定设置在旋转拉杆(121)子口内，芯轴(124)上端具有环槽和圆锥面；

定位装置(13)包括弹卡压簧(131)、楔套(132)、弹卡(133)、半圆卡(134)和弹卡套(135)，弹卡压簧(131)绕设在芯轴(124)上，楔套(132)设置在芯轴(124)外侧，半圆卡(134)设置在楔套(132)与弹卡(133)之间，弹卡套(135)为圆筒状，上端具有卡槽(1351)和分水口(1352)，下端具有梯形扣(1352)，梯形扣(1352)与分水接头(147)固定连接，弹卡(133)设置在卡槽(1351)内，绳索捞矛装置(11)、锁紧装置(12)、定位装置(13)和到位报信装置(14)设置在弹卡套(135)内；

到位报信装置(14)包括阀堵连接弹性销(141)、活动阀堵(142)、悬挂弹簧(143)、补偿套(144)、补偿弹簧(145)、阀堵座(146)和分水接头(147)，阀堵连接弹性销(141)上端设置在芯轴(124)下端，阀堵连接弹性销(141)下端固定设置在活动阀堵(142)上端，悬挂弹簧(143)绕设在活动阀堵(142)上，活动阀堵(142)具有阀堵杆(1421)、阀堵片(1422)、导正筋(1423)和支撑环(1424)，阀堵杆(1421)具有泄流中心孔(1425)和横向泄流孔(1426)，阀堵片(1422)、导正筋(1423)和支撑环(1424)设置在阀堵杆(1421)上，阀堵片(1422)和导正筋(1423)与阀堵座(146)和补偿套(144)相配合设置，补偿套(144)活动设置在阀堵座(146)与分水接头(147)之间，阀堵座(146)设置在补偿套(144)与弹卡套(135)之间，补偿弹簧(145)和分水接头(147)分别设置在补偿套(144)和阀堵座(146)下端，分水接头(147)设置在补偿弹簧(145)外侧；

悬挂装置(15)包括扶正悬挂环(151)和座环(152)，扶正悬挂环(151)设置在分水接头(147)外侧，座环(152)设置在外接短管(22)与扩孔器(23)之间；

外管钻具(2)包括上外管(21)、外接短管(22)、扩孔器(23)和下外管(24)，上外管(21)下端具有弹卡室(1331)，弹卡室(1331)内斜面台阶处与弹卡(133)相配合，并固定连接在外接短管(22)上端，扩孔器(23)上端固定设置在外接短管(22)下端，扩孔器(23)下端固定设置在下外管(24)上端。