CN2623867Y - 一种单管取芯钻具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种能够在钻进取芯时自动折断岩芯，并能防止提钻时岩芯脱落的单管取芯钻具。它由钻头、卡簧、扩孔器、岩芯管和楔形块组成。钻进取芯时，楔形块与岩芯接触以后，岩芯因受到楔形块单侧横向力的作用而折断。使用该种单管取芯钻具，提高了钻孔取芯的成功率，减少了打捞孔底残留岩心的工作量，降低了钻孔取芯的施工成本。
Description
技术领域：本实用新型涉及旋转钻具，特别是单管取芯钻具。
背景技术：目前，单管取芯钻具被广泛地用于地质勘探、工程勘察、石油开采、疏水排灌、建筑安装及工程质检等行业和部门。它们一般都是由钻头、卡簧、扩孔器和岩芯管等部件构成的，卡簧安装在钻头内壁，扩孔器和岩心管内壁均为光滑的园柱面。扩孔器的两端通过螺纹分别与钻头和岩芯管连接。钻头凿切下来的岩芯通过卡簧进入扩孔器和岩芯管；提钻时，由卡簧夹持岩芯，将岩芯随钻具一起从孔中取出。尽管这种结构的单管取芯钻具在施工中被普遍地采用，但还是有不可忽视的缺点。例如：当被钻岩石完整性好，结构均匀致密，且具有较高的抗压强度时，钻具施加的提钻力不足以拉断或折断岩芯，岩芯将留存于孔底，导致钻孔取芯失败；在钻头内壁没有限制卡簧的最大开口尺寸的机构，即使岩芯已从根部断裂，因卡簧夹持岩芯的稳定性差，岩芯脱落事故时有发生，影响了钻孔工作效率。
现有技术中国专利ZL92108005公开了一种复杂地层用金刚石钻具，其夹持岩芯的机构为磨光整体式内管或磨光开口钩头钢质卡箍半合管，在岩芯管和扩孔器之间装有导正机构。唯一新颖的是将通常意义下的卡簧形状由开口环变成了磨光管或磨光半合管。所说的卡簧结构，延长了有效夹持岩芯的轴向尺寸。
发明内容：本实用新型的目的是提供一种在钻进取芯时，能够自动折断岩芯，并能防止提钻时岩芯脱落的单管取芯钻具。
本实用新型的技术方案是：单管取芯钻具，由钻头、卡簧、扩孔器、岩芯管组成，在岩芯管的内壁上，焊有凸起的楔形块，楔形块的上端面为扇形面积的一部分，其外壁紧贴岩芯管内壁，形状与其接触的岩芯管内壁形状相同，楔形角尖端指向钻头方向，楔形角为0°～30°，楔形块的径向厚度沿轴线由零逐渐增大，最大径向厚度t可为5～50mm，楔形块横截面的扇形角α为5°～180°；卡簧置于钻头内壁时，卡簧和钻头两相互接触面为相同的园锥面，卡簧的最大开口尺寸，通过扩孔器外丝螺纹端面对卡簧轴向窜动的止推作用进行限制。
卡簧还可改置于扩孔器内壁。当卡簧置于扩孔器内壁时，卡簧和扩孔器两相互接触面为相同的园锥面，岩芯管的外螺纹端面与卡簧的一端面紧密接触，使卡簧不能向岩芯管的方向轴向移动。
采用薄壁钻头进行浅孔抽芯时，上述单管取芯钻具还可不用扩孔器，由放置卡簧的钻头通过螺纹与岩芯管直接连接在一起，卡簧的一端面与岩芯管的端面紧密接触，使卡簧不能向岩芯管的方向轴向移动。
在一定的范围内，卡簧的开口量决定了其夹持岩芯的作用力。由于与外丝螺纹端面紧密接触，从而限制了卡簧朝外丝螺纹方向的轴向窜动，这样就能保证卡簧的最大开口尺寸保持不变，提钻时有足够的夹持力将岩芯随同钻具一起从孔中取出。因此，采用该种单管取芯钻具，提高了钻孔取芯的成功率，减少了打捞孔底残留岩芯的工作量，降低了钻孔取芯的施工成本。
附图说明：图1是单管取芯钻具的主体剖视图。
图2是图1所示楔形块的俯视图。
图中标号：1--钻头 2--卡簧 3--扩孔器 4--岩芯管
5--楔形块
具体实施例：下面结合附图1和图2对本实用新型作进一步说明：
单管取芯钻具由钻头1、卡簧2、扩孔器3、岩芯管4和楔形块5组成。楔形块5为钢制件，焊接在岩芯管4的内壁，楔形块5的上端面为扇形面积的一部分，扇形角α为80°，最大径向厚度t可为40mm，楔形角为25°，岩芯管4与扩孔器3螺纹联接，卡簧2置于钻头1内壁，钻头1内壁加工成一定角度的园锥面，其园锥角与卡簧2外壁园锥角相同，扩孔器3与钻头1螺纹联接，扩孔器3的外丝螺纹端面顶住了卡簧2的一端面，控制了卡簧2沿扩孔器3的方向轴向窜动位移，从而限制了卡簧2的最大开口尺寸。
在钻进过程中，当钻取的岩芯和楔形块内壁接触以后，由于楔形斜面产生的非对称径向力作用于岩芯，导致岩芯的横向折断。楔形块位置离钻头越远，就能获取越长的完整岩芯。
Claims (5)
1.一种单管取芯钻具，由钻头、卡簧、扩孔器、岩芯管组成，其特征在于：在岩芯管(4)的内壁上，焊有凸起的楔形块(5)，楔形块(5)的上端面为扇形面积的一部分，其外壁紧贴岩芯管(4)内壁，形状与其接触的岩芯管(4)内壁形状相同，楔形块的径向厚度沿轴线由零逐渐增大，楔形角尖端指向钻头方向。
2.根据权利要求1所述的一种单管取芯钻具结构，其特征在于：楔形块(5)的楔形角为0°～30°，横截面的扇形角α为5°～180°，最大径向厚度t可为5～50mm。
3.根据权利要求1所述的一种单管取芯钻具结构，其特征在于：卡簧(2)置于钻头(1)内壁，卡簧(2)和钻头(1)两相互接触面为相同的园锥面，扩孔器(3)的外丝螺纹端面与卡簧(2)紧密接触，使卡簧不能向扩孔器(3)的方向轴向移动。
4.根据权利要求1所述的一种单管取芯钻具结构，其特征在于：卡簧(2)还可置于扩孔器(3)内壁，卡簧(2)和扩孔器(3)两相互接触面为相同的园锥面，岩芯管(4)外丝螺纹端面与卡簧(2)紧密接触，使卡簧不能向岩芯管(4)的方向轴向移动。
5.根据权利要求1所述的一种单管取芯钻具结构，其特征在于：卡簧(2)置于钻头(1)内壁，钻头(1)与岩芯管(4)通过螺纹直接连接在一起，岩芯管(4)的外丝螺纹端面与卡簧(2)紧密接触，使卡簧不能向岩芯管(4)的方向轴向移动。
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