CN206722783U - 双壁钻杆用岩芯卡取机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双壁钻杆用岩芯卡取机构，包括间隙套装的外管和内管，还包括固接在内管上的定位环，在该定位环上沿圆周均布有若干卡爪，各卡爪均由一复位弹簧驱动张开与外管内壁相接，在所述卡爪上方的内、外管之间设有推力部件，在内管管壁上开有与卡爪对应的弧形孔，推力部件沿内管轴向下压卡爪驱动各卡爪的端部穿过弧形孔向内管内侧移动卡取岩芯。本实用新型的岩芯在钻进过程中可以顺利的进入内管，并且不用担心传统方法中由于卡簧作用任意提动钻具而造成的中途卡断岩芯的问题；可通过人工控制的方法实现精准卡取岩芯，使取芯效果更好的被控制；在钻机钻进和岩芯卡取过程中，可以从岩芯的最底部从下托住岩芯，进而有效的防止岩芯的掉落。

Description

双壁钻杆用岩芯卡取机构

技术领域

本实用新型涉及地质勘探岩芯卡取设备领域，尤其涉及一种双壁钻杆用岩芯卡取机构。

背景技术

按地质勘察或工程设计施工技术要求，从钻孔内指定孔段采取实物样品的作业，是工程钻探的主要任务之一。钻孔取样是工程地质勘察和供水水文地质勘察获取地表以下的地质实物资料的主要手段，也是检验建筑物基础等地下工程施工质量的重要方法。各类勘察规范对钻孔取样都有严格要求。

其中，岩芯取样是用钻取岩芯的工具从钻孔内采取圆柱状岩体或建造物样品，又称取心或采心。工程钻探要求取出的岩芯具有相应孔段地层(建造物)的完整性、纯洁性、代表性、部位准确性和一定的岩芯采取率（即钻探取出的完整岩石+破碎岩石总长度与回次进尺比值）；工程地质勘察对岩样完整性、真实性的要求用岩性完整性指标（RQD值）表示（即长度大于10cm的岩芯累计长度与回次进尺的比值）。工程实践上要求采取的岩芯具有连续、完整等性质，不能在同一钻孔中缺失某一段或几段的样品，故对岩芯的采取质量要求较高。

双管取心钻具作为一种常用的取心工具，主要由内、外两层岩心管和双管取心钻头组成。钻进时冲洗液从两层岩心管间的环隙流至孔底，沿钻具外侧返回地表，少量冲洗液由孔底进入内管和岩心的环形间隙中。在取心钻进回次终止时，采用适当的卡取方法将岩心卡断并夹持在岩心管内，然后将孔内钻具全部提到地面，从岩心管中取出岩心。

现有的岩芯卡取方法包括卡料卡取法、卡簧卡取法、干钻卡取法和沉淀卡取法，其中应用较广的方法为卡簧卡取法。上述四种卡取方法，基本存在以下几种问题与缺点：

1、卡料卡取法则需要通过相关现场数据的验证，证明卡料已起作用后方可提钻；沉淀卡取法则需要利用岩芯管中的悬浮岩粉沉淀后挤塞卡牢岩芯，进而提钻。两者都不能达到准确的卡取岩芯效果；

2、卡簧卡取装置在下钻前应在地面上试验，确认灵活好用后方可入孔，在钻进工程中途还不能任意提动钻具，否则会在钻进中途提断岩芯，进而岩芯完整性遭到破坏，并且还会造成岩芯堵塞等问题；

3、以上四种卡取方式，均是通过夹持的方式从侧面卡取岩芯，在上提过程中，由于夹持不充分则会导致岩芯滑动进而岩芯掉落，从而导致岩芯采取率降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种取芯准确，岩芯完整性好，采取率高的双壁钻杆用岩芯卡取机构。

本实用新型提供的这种双壁钻杆用岩芯卡取机构，包括间隙套装的外管和内管，还包括固接在内管上的定位环，在该定位环上沿圆周均布有若干卡爪，各卡爪均由一复位弹簧驱动张开并与外管内壁相接，在所述卡爪上方的内、外管之间设有推力部件，在内管管壁上开有与卡爪对应的弧形孔，推力部件沿内管轴向下压卡爪驱动各卡爪的端部穿过弧形孔向内管内侧移动卡取岩芯。

为使本实用新型更适用，所述内管通过若干沿圆周均布的定位块固接在外管内，所述卡爪均置于两相邻定位块之间。

为方便本实用新型的安拆，在所述内管下端的外壁上沿轴向布置有若干凹槽，在定位环内侧设有与凹槽对应的凸起，定位环通过凸起与凹槽径向固定的安装在内管上。

所述推力部件包括若干金属球，金属球在重力作用下从两相邻定位块之间掉落下压驱动各卡爪的端部穿过弧形孔向内管内侧移动卡取岩芯。

为使本实用新型金属球的利用率高，在两相邻定位块之间的外管内壁上设有连通卡爪侧壁的导向槽。

所述推力部件包括若干推杆，各推杆从两相邻定位块之间伸入与卡爪侧壁相接，推杆沿内管轴向下压驱动各卡爪的端部穿过弧形孔向内管内侧移动卡取岩芯。

为使本实用新型推杆的利用率高且卡爪的动作更同步，各推杆的横截面呈一弧形，各推杆的底部与卡爪侧壁相接处为斜面，各推杆的顶部相接呈一环形。各所述推杆的顶部相接呈一环形。

为保证本实用新型复位弹簧的推向力更集中，在所述定位环上沿径向布置有贯穿卡爪的导向柱，复位弹簧安装在相应的导向柱上径向推动卡爪张开并与外管内壁相接。

所述定位环和卡爪由钢材一次冲压而成。

所述卡爪通过焊接固定在定位环上。

本实用新型通过在现有双壁钻杆的内管上套接定位环，将卡爪均布在定位环上并由复位弹簧驱动张开与外管内壁相接，在正常钻进过程中，卡爪在复位弹簧的弹力作用下处于张开状态，此时岩芯在钻进过程中可以顺利的进入内管，并且不用担心传统方法中由于卡簧作用任意提动钻具而造成的中途卡断岩芯的问题；通过在内管壁上开设与卡爪对应的弧形孔，利用推力部件挤入卡爪与外管之间压缩复位弹簧，驱动各卡爪的端部穿过弧形孔向内管内侧移动卡取岩芯，通过人工控制的方法实现精准卡取岩芯，使取芯效果更好的被控制。本实用新型结构简单，安全实用，在钻机钻进和岩芯卡取过程中，可以从岩芯的最底部从下托住岩芯，进而有效的防止岩芯的掉落，在土样的采取中，均具有较好的适用性和效果。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图一。

图2为图1俯视图的结构示意图。

图3为图1A-A处剖视结构示意图。

图4为图1B-B处剖视结构示意图。

图5为图4卡爪的另一状态示意图。

图6为本实用新型的结构示意图二。

图7为图6俯视图的结构示意图。

图中示出的标记及所对应的构件名称为：1、外管；2、内管；3、定位环；4、卡爪；5、复位弹簧；6、金属球；7、推杆；21、弧形孔；22、定位块；23、凹槽；31、凸起；32、导向柱；61、导向槽。

具体实施方式

从图1至图7可以看出，本实用新型这种双壁钻杆用岩芯卡取机构，包括外管1、内管2、定位环3、三个卡爪4、三组复位弹簧5和推力部件，内管2间隙套装在外管1内，在内管2的上端外圆柱面上沿圆周均布有三个与外管1内壁相接的定位块22，内管2通过各定位块22同轴固定在外管1内，外管1和内管2之间形成一间隙环，在内管2下端的外壁上沿轴向布置有三条凹槽23，在定位环3内侧设有与各凹槽23对应的凸起31，定位环3通过凸起31与凹槽23配合径向固定的安装在内管2上，卡爪4沿圆周均布在定位环3上，各卡爪4均置于两相邻定位块22之间，在内管2的管壁上开有与卡爪4对应的弧形孔21，在定位环3上沿径向布置有贯穿卡爪4的导向柱32，复位弹簧5安装在相应的导向柱32上径向推动卡爪4张开与外管1内壁相接，推力部件设在卡爪4上方的内、外管之间，推力部件沿内管2轴向下压卡爪4的侧壁，驱动各卡爪4的端部穿过弧形孔21向内管2内侧移动卡取岩芯。

在本实用新型中，定位环3和卡爪4可由钢材一次冲压而成，各卡爪4也可通过焊接固定在定位环3上。

实施例一

从图1至图5可以看出，本实用新型这种推力部件包括若干金属球6，在两相邻定位块22之间的外管1内壁上设有连通各卡爪侧壁的导向槽61，金属球6在重力作用下，从钻杆最上部内管2与外管1间的间隙环投入，再沿相应的导向槽61从两相邻定位块22之间掉落，将重力势能转换为动能，在金属球6与卡爪4接触时，金属球6冲击卡爪4，此时卡爪4由于金属球6的挤入压缩复位弹簧5，驱动各卡爪4的端部穿过弧形孔21向内管内侧移动，进而相互靠拢，从而卡住岩芯，此时上提钻杆等钻具，岩芯断裂，实现岩芯采取的目的。

实施例二

从图6和图7可以看出，本实用新型这种推力部件包括三个推杆7，各推杆7从两相邻定位块22之间伸入与卡爪4的侧壁相接，沿内管2轴向向下推动推杆7，此时卡爪4由于推杆7的挤入压缩复位弹簧5，驱动各卡爪4的端部穿过弧形孔21向内管内侧移动，进而相互靠拢，从而卡住岩芯，此时上提钻杆等钻具，岩芯断裂，实现岩芯采取的目的。

在本实施例中，推杆7采用可拆接的多段式结构。

从图6和图7可以看出，在本实施例中，各推杆7的横截面呈一弧形，推杆7的底部与卡爪侧壁相接处为斜面，各推杆7的顶部相接呈一环形。

Claims (10)

1.一种双壁钻杆用岩芯卡取机构，包括间隙套装的外管（1）和内管（2），其特征在于：还包括固接在内管上的定位环（3），在该定位环上沿圆周均布有若干卡爪（4），各卡爪均由一复位弹簧（5）驱动张开并与外管内壁相接，在所述卡爪上方的内、外管之间设有推力部件，在内管管壁上开有与卡爪对应的弧形孔（21），推力部件沿内管轴向下压卡爪驱动各卡爪的端部穿过弧形孔向内管内侧移动卡取岩芯。

2.根据权利要求1所述的双壁钻杆用岩芯卡取机构，其特征在于：所述内管通过若干沿圆周均布的定位块（22）固接在外管内，所述卡爪均置于两相邻定位块之间。

3.根据权利要求2所述的双壁钻杆用岩芯卡取机构，其特征在于：在所述内管下端的外壁上沿轴向布置有若干凹槽（23），在定位环内侧设有与凹槽对应的凸起（31），定位环通过凸起与凹槽径向固定的安装在内管上。

4.根据权利要求2所述的双壁钻杆用岩芯卡取机构，其特征在于：所述推力部件包括若干金属球（6），金属球在重力作用下从两相邻定位块之间掉落下压驱动各卡爪的端部穿过弧形孔向内管内侧移动卡取岩芯。

5.根据权利要求4所述的双壁钻杆用岩芯卡取机构，其特征在于：在两相邻定位块之间的外管内壁上设有连通卡爪侧壁的导向槽（61）。

6.根据权利要求2所述的双壁钻杆用岩芯卡取机构，其特征在于：所述推力部件包括若干推杆（7），各推杆从两相邻定位块之间伸入与卡爪侧壁相接，推杆沿内管轴向下压驱动各卡爪的端部穿过弧形孔向内管内侧移动卡取岩芯。

7.根据权利要求6所述的双壁钻杆用岩芯卡取机构，其特征在于：各推杆的横截面呈一弧形，各推杆的底部与卡爪侧壁相接处为斜面，各推杆的顶部相接呈一环形。

8.根据权利要求2所述的双壁钻杆用岩芯卡取机构，其特征在于：在所述定位环上沿径向布置有贯穿卡爪的导向柱（32），复位弹簧安装在相应的导向柱上径向推动卡爪张开并与外管内壁相接。

9.根据权利要求2所述的双壁钻杆用岩芯卡取机构，其特征在于：所述定位环和卡爪由钢材一次冲压而成。

10.根据权利要求2所述的双壁钻杆用岩芯卡取机构，其特征在于：所述卡爪通过焊接固定在定位环上。