一種鉆探用高采心率雙管取心鉆具的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型專(zhuān)利涉及一種工程勘察、地質(zhì)鉆探用的雙管取心鉆具，特別是涉及適用于極破碎、易沖蝕、極軟弱、水敏性等地層的鉆探用高采心率雙管取心鉆具；它包括鉆頭、卡簧座、卡簧、半合內(nèi)管接箍、擴(kuò)孔器、半合內(nèi)管、外管、排水孔、內(nèi)管限位接手、彈簧、外管變徑接手；本實(shí)用新型專(zhuān)利能滿足在極破碎、易沖蝕、極軟弱、水敏性等地層中鉆探施工提高取心率的需要，在進(jìn)行雙管鉆進(jìn)工藝且不需增加其他鉆探設(shè)備的前提下，實(shí)現(xiàn)巖心采取率達(dá)到90%以上。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種鉆探用高采心率雙管取心鉆具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型專(zhuān)利涉及一種工程勘察、地質(zhì)鉆探用的雙管取心鉆具，特別是涉及適用于極破碎、易沖蝕、極軟弱、水敏性等地層的鉆探用高采心率雙管取心鉆具。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工程建設(shè)要求的不斷提高，資源勘探、水域鉆探技術(shù)的深入發(fā)展，對(duì)鉆探取心質(zhì)量的要求越來(lái)越高。但是，工程勘察中鉆探技術(shù)單一，巖心擾動(dòng)大，巖心采取率低；礦產(chǎn)資源勘查中采用的常規(guī)巖心鉆探方法在硬、脆、碎、漏、坍、軟弱易沖蝕等復(fù)雜地層的施工中，無(wú)法采取到合格的巖礦心。目前雖然已經(jīng)有一些辦法可以提高巖(礦)心保真、解決復(fù)雜地層鉆進(jìn)效率低、巖心采取率低、鉆孔質(zhì)量差、鉆頭壽命低、孔底事故多、鉆探成本高等問(wèn)題，但是對(duì)于極破碎、易沖蝕、極軟弱、水敏性等地層中仍存在巖心采取率低下等難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型專(zhuān)利的目的就是提供一種克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷的用于極破碎、易沖蝕、極軟弱、水敏性等地層的一種鉆探用高采心率雙管取心鉆具。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是通過(guò)以下途徑實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種鉆探用高采心率雙管取心鉆具，包括鉆頭、卡簧座、卡簧、半合內(nèi)管接箍、擴(kuò)孔器、半合內(nèi)管、外管、排水孔、內(nèi)管限位接手、彈簧、外管變徑接手，其中，內(nèi)管下端接頭處設(shè)計(jì)有用于扎緊塑料囊袋，防止巖心從內(nèi)管塑料囊袋中脫落出來(lái)的橡皮箍筋圈和塑料囊袋；擴(kuò)孔器與鉆頭連接處設(shè)計(jì)有防止鉆進(jìn)過(guò)程中巖心推動(dòng)卡簧座、卡簧進(jìn)入巖心內(nèi)管和內(nèi)管塑料囊袋中卡簧座限位擋圈；卡簧座限位擋圈與半合內(nèi)管接箍通過(guò)插接聯(lián)接；內(nèi)管限位接手和外管變徑接手之間設(shè)有2-15cm的運(yùn)動(dòng)間隙；內(nèi)管上端外徑部位和外管內(nèi)徑上端部位設(shè)計(jì)有1-3對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)傳力栓，鉆進(jìn)過(guò)程中，轉(zhuǎn)動(dòng)傳力栓可帶動(dòng)內(nèi)管隨外管一起轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)內(nèi)管可在外管內(nèi)部上下滑動(dòng)；內(nèi)管限位接手和外管變徑接手之間通過(guò)彈簧聯(lián)接；內(nèi)管限位接手中設(shè)計(jì)有1-3個(gè)便于內(nèi)管液體排出的溢流孔；鉆頭采用底噴或超前側(cè)噴鉆頭。
[0006]本實(shí)用新型專(zhuān)利能滿足在極破碎、易沖蝕、極軟弱、水敏性等地層中鉆探施工提高取心率的需要，在進(jìn)行雙管鉆進(jìn)工藝且不需增加其他鉆探設(shè)備的前提下，實(shí)現(xiàn)巖心采取率達(dá)到90%以上。本實(shí)用新型具有如下特點(diǎn):
[0007]1、在極破碎、易沖蝕、極軟弱、水敏性等地層的鉆探施工中使用，可以有效地提高巖心采取率。
[0008]2、橡皮箍筋圈和塑料囊袋結(jié)構(gòu)，在鉆探施工提鉆取心前橡皮箍筋圈扎緊塑料囊袋，防止巖心從內(nèi)管塑料囊袋中脫落出來(lái)掉在孔內(nèi)。
[0009]3、卡簧座限位擋圈可以防止鉆進(jìn)過(guò)程中巖心推動(dòng)卡簧座、卡簧進(jìn)入巖心內(nèi)管和內(nèi)
管塑料囊袋中。
[0010]3、卡簧座限位擋圈與半合內(nèi)管接箍通過(guò)插接聯(lián)接，鉆進(jìn)過(guò)程中，內(nèi)管巖心充滿后方便限位擋圈和內(nèi)管接箍脫開(kāi)，實(shí)現(xiàn)橡皮箍筋圈扎緊塑料囊袋，保護(hù)巖心不從內(nèi)管中脫落遺留在孔內(nèi)。
[0011]4、內(nèi)管限位接手和外管變徑接手之間存在2-15cm的運(yùn)動(dòng)間隙，當(dāng)巖心充滿內(nèi)管后，推動(dòng)內(nèi)管在外管內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致內(nèi)管限位接手和外管變徑接手之間的間隙減小或密閉，引起地表泥漿泵泵壓升高報(bào)警，預(yù)示巖心已充滿內(nèi)管，需提鉆取心。
[0012]5、鉆具內(nèi)管上端外徑部位和外管內(nèi)徑上端部位設(shè)計(jì)有1-2對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)傳力栓，鉆進(jìn)過(guò)程中，轉(zhuǎn)動(dòng)傳力栓帶動(dòng)內(nèi)管隨外管一起轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)內(nèi)管可在外管內(nèi)部一定范圍內(nèi)上下滑動(dòng)。
[0013]6、鉆具內(nèi)管限位接手和外管變徑接手之間通過(guò)彈簧聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)力的傳遞和限位作用。
[0014]7、鉆具內(nèi)管限位接手中設(shè)計(jì)有若干溢流孔，便于內(nèi)管液體排出。
[0015]8、鉆具采用底噴或超前側(cè)噴鉆頭，地表泥漿泵泵送的鉆井液經(jīng)過(guò)內(nèi)、外管之間的通道，到達(dá)超前側(cè)噴鉆頭或底噴鉆頭，從鉆頭的水眼中流出到鉆頭底部冷卻鉆頭和返回時(shí)攜帶巖粉，避免了沖洗液直接接觸和沖刷巖心。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]附圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:1 一鉆頭；2—無(wú)絲扣卡簧座、卡簧；3 卡簧座限位擋圈；4一橡皮箍筋圈；
5—半合內(nèi)管接箍；6—擴(kuò)孔器；7—半合內(nèi)管；8—外管；9一塑料囊袋；10—排水孔；11一轉(zhuǎn)動(dòng)傳力栓；12—內(nèi)管限位接手；13—彈簧；14一外管變徑接手。
【具體實(shí)施方式】
[0018]結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】。
[0019]如附圖所示，本實(shí)用新型包括底噴或超前側(cè)噴鉆頭1、卡簧座、卡簧2、卡簧座限位擋圈3、橡皮箍筋圈4、半合內(nèi)管接箍5、擴(kuò)孔器6、半合內(nèi)管7、外管8、塑料囊袋9、排水孔10、轉(zhuǎn)動(dòng)傳力栓11、內(nèi)管限位接手12、彈簧13、外管變徑接手14組成，外管變徑接手上端連接鉆桿。
[0020]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)有用于扎緊塑料囊袋，防止巖心從內(nèi)管塑料囊袋中脫落出來(lái)的橡皮箍筋圈4和塑料囊袋9 ;本實(shí)用新型設(shè)計(jì)有防止鉆進(jìn)過(guò)程中巖心推動(dòng)卡簧座、卡簧2進(jìn)入巖心內(nèi)管和內(nèi)管塑料囊袋中卡簧座限位擋圈3 ;卡簧座限位擋圈3與半合內(nèi)管接箍5通過(guò)插接聯(lián)接；
[0021]內(nèi)管限位接手12和外管變徑接手14之間設(shè)有2-15cm的運(yùn)動(dòng)間隙；內(nèi)管上端外徑部位和外管內(nèi)徑上端部位設(shè)計(jì)有1-3對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)傳力栓11，鉆進(jìn)過(guò)程中，轉(zhuǎn)動(dòng)傳力栓11可帶動(dòng)內(nèi)管隨外管一起轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)內(nèi)管可在外管內(nèi)部上下滑動(dòng)；內(nèi)管限位接手12和外管變徑接手14之間通過(guò)彈簧聯(lián)接；內(nèi)管限位接手12中設(shè)計(jì)有1-3個(gè)便于內(nèi)管液體排出的溢流孔；鉆頭I采用底噴或超前側(cè)噴鉆頭。
[0022]高采心率雙管取心鉆具的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了:
[0023]1、鉆具采用底噴或超前側(cè)噴鉆頭，地表泥漿泵泵送的鉆井液經(jīng)過(guò)內(nèi)、外管之間的通道，到達(dá)超前側(cè)噴鉆頭或底噴鉆頭，從鉆頭的水眼中流出到鉆頭底部冷卻鉆頭和返回時(shí)攜帶巖粉，避免了沖洗液直接接觸和沖刷巖心。超前側(cè)噴鉆頭或超前側(cè)噴改變了沖洗液的流向，沖洗液從鉆頭側(cè)面噴出，保證了進(jìn)入鉆頭的巖心不被沖蝕；鉆頭超前部分阻止即將進(jìn)入鉆頭內(nèi)徑的巖心不與沖洗液接觸，同時(shí)減弱了沖洗液的流速，有效地保護(hù)了即將進(jìn)入鉆頭內(nèi)部巖心的完整性。
[0024]2、高采心率雙管取心鉆具在極破碎、易沖蝕、極軟弱、水敏性等地層的鉆探施工中使用，隨著鉆孔加深，巖石通過(guò)鉆頭破碎后，形成巖心經(jīng)過(guò)卡簧、卡簧座、卡簧座限位擋圈、半合內(nèi)管接箍進(jìn)入巖心內(nèi)管囊袋內(nèi)；同時(shí)，鉆具內(nèi)管上端外徑部位和外管內(nèi)徑上端部位因設(shè)計(jì)有1-2對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)傳力栓，鉆進(jìn)過(guò)程中，轉(zhuǎn)動(dòng)傳力栓帶動(dòng)內(nèi)管隨外管一起轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)內(nèi)管可在外管內(nèi)部一定范圍內(nèi)上下滑動(dòng)。
[0025]3、卡簧座限位擋圈可以防止鉆進(jìn)過(guò)程中巖心推動(dòng)卡簧座、卡簧進(jìn)入巖心內(nèi)管和內(nèi)管塑料囊袋中；卡簧座限位擋圈與半合內(nèi)管接箍通過(guò)插接聯(lián)接，鉆進(jìn)過(guò)程中，內(nèi)管巖心充滿后方便限位擋圈和內(nèi)管接箍脫開(kāi)，實(shí)現(xiàn)橡皮箍筋圈扎緊塑料囊袋，保護(hù)巖心不從內(nèi)管中脫落遺留在孔內(nèi)。
[0026]4、內(nèi)管限位接手和外管變徑接手之間設(shè)有2-15cm的運(yùn)動(dòng)間隙，當(dāng)巖心充滿內(nèi)管后，推動(dòng)內(nèi)管在外管內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致內(nèi)管限位接手和外管變徑接手之間的間隙減小或密閉，引起地表泥漿泵泵壓升高報(bào)警，預(yù)示巖心已充滿內(nèi)管，需提鉆取心。
[0027]5、橡皮箍筋圈和塑料囊袋結(jié)構(gòu)，在鉆探施工提鉆取心前橡皮箍筋圈扎緊塑料囊袋，防止巖心從內(nèi)管塑料囊袋中脫落出來(lái)掉在孔內(nèi)。
[0028]6、鉆具內(nèi)管限位接手和外管變徑接手之間通過(guò)彈簧聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)力的傳遞和限位作用；鉆具內(nèi)管限位接手中設(shè)計(jì)有若干溢流孔，便于內(nèi)管液體排出。
[0029]本實(shí)用新型專(zhuān)利的具體使用方法:
[0030]當(dāng)遇到極破碎、易沖蝕、極軟弱、水敏性等難采心地層時(shí)，將普通鉆具打撈上來(lái)，換為該高采心率雙管取心鉆具，采用底噴或超前側(cè)噴鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)。
[0031]鉆進(jìn)過(guò)程中，地表泥漿泵泵送的鉆井液經(jīng)過(guò)鉆桿，輸送到鉆具內(nèi)、外管之間的通道中，到達(dá)超前側(cè)噴鉆頭或底噴鉆頭，從鉆頭的水眼中流出到鉆頭底部冷卻鉆頭和返回時(shí)攜帶巖粉，避免了沖洗液直接接觸和沖刷巖心，有效地保護(hù)了即將進(jìn)入鉆頭內(nèi)部巖心的完整性。隨著鉆孔深度的加深，巖心逐漸進(jìn)入巖心內(nèi)管和內(nèi)管塑料囊袋內(nèi)，如果內(nèi)管殘留積水，可以從內(nèi)管限位接手溢流孔中排出；當(dāng)內(nèi)管和內(nèi)管塑料囊袋背巖心充滿后，巖心將會(huì)頂開(kāi)卡簧座限位擋圈與半合內(nèi)管接箍的連接處，被頂開(kāi)后安放在卡簧座限位擋圈與半合內(nèi)管接箍連接處的橡皮箍筋圈扎緊塑料囊袋和巖心；頂開(kāi)卡簧座限位擋圈與半合內(nèi)管接箍連接處的同時(shí)，內(nèi)管限位接手和外管變徑接手之間開(kāi)始存在一定的運(yùn)動(dòng)間隙，當(dāng)巖心充滿內(nèi)管后，推動(dòng)內(nèi)管在外管內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致內(nèi)管限位接手和外管變徑接手之間的間隙減小或密閉，引起地表泥漿泵泵壓升高報(bào)警，預(yù)示巖心已充滿內(nèi)管，需提鉆取心；由于橡皮箍筋圈扎緊了塑料囊袋和巖心，卡簧和卡簧座下移內(nèi)徑收縮，提鉆時(shí)不會(huì)出現(xiàn)巖心滑落掉在孔內(nèi)，因而有效保證了巖心的采取率。
【權(quán)利要求】
1.一種鉆探用高采心率雙管取心鉆具，包括鉆頭(I)、卡簧座、卡簧(2)、半合內(nèi)管接箍(5)、擴(kuò)孔器(6)、半合內(nèi)管(7)、外管(8)、排水孔(10)、內(nèi)管限位接手(12)、彈簧(13)、夕卜管變徑接手(14)，其特征在于: A)所述的一種鉆探用高采心率雙管取心鉆具，其特征是，內(nèi)管下端接頭處設(shè)計(jì)有用于扎緊塑料囊袋，防止巖心從內(nèi)管塑料囊袋中脫落出來(lái)的橡皮箍筋圈(4)和塑料囊袋(9)； B)所述的一種鉆探用高采心率雙管取心鉆具，其特征是，擴(kuò)孔器與鉆頭連接處設(shè)計(jì)有防止鉆進(jìn)過(guò)程中巖心推動(dòng)卡簧座、卡簧(2)進(jìn)入巖心內(nèi)管和內(nèi)管塑料囊袋中卡簧座限位擋圈(3)； C)所述的一種鉆探用高采心率雙管取心鉆具，其特征是，卡簧座限位擋圈(3)與半合內(nèi)管接箍(5)通過(guò)插接聯(lián)接； D)所述的一種鉆探用高采心率雙管取心鉆具，其特征是，內(nèi)管限位接手(12)和外管變徑接手(14)之間設(shè)有2-15cm的運(yùn)動(dòng)間隙； E)所述的一種鉆探用高采心率雙管取心鉆具，其特征是，內(nèi)管上端外徑部位和外管內(nèi)徑上端部位設(shè)計(jì)有1-3對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)傳力栓(11)，鉆進(jìn)過(guò)程中，轉(zhuǎn)動(dòng)傳力栓(11)可帶動(dòng)內(nèi)管隨外管一起轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)內(nèi)管可在外管內(nèi)部上下滑動(dòng)； F)所述的一種鉆探用高采心率雙管取心鉆具，其特征是，內(nèi)管限位接手(12)和外管變徑接手(14)之間通過(guò)彈簧聯(lián)接； G)一種所述的鉆探用高采心率雙管取心鉆具，其特征是，內(nèi)管限位接手(12)中設(shè)計(jì)有1-3個(gè)便于內(nèi)管液體排出的溢流孔； H)—種所述的鉆探用高采心率雙管取心鉆具，其特征是，鉆頭(I)采用底噴或超前側(cè)噴鉆頭。
【文檔編號(hào)】E21B10/02GK203756038SQ201420171999
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】燕建龍, 張紹和, 孫平賀, 徐張建, 趙治海, 曹函, 郝志斌, 王軍, 盛云鷗 申請(qǐng)人:西北綜合勘察設(shè)計(jì)研究院, 中南大學(xué)