本發(fā)明涉及一種鉆桿及鉆具，尤其涉及一種用于負(fù)壓取心的地質(zhì)勘探雙層鉆桿及其配套鉆具。

背景技術(shù)：

使用現(xiàn)有海底鉆機(jī)的取心鉆桿和鉆具對海底沉積物和松散、破碎地層進(jìn)行取心操作時(shí)，由于取心鉆具內(nèi)封閉腔體的海水無法及時(shí)排出，且海底沉積物和松散、破碎地層在巖心管底部提供的推動巖心進(jìn)入巖心管的支撐力很弱，使得巖心進(jìn)入取心鉆具內(nèi)變得非常困難，導(dǎo)致取心率非常低。增加海底沉積物負(fù)壓取樣鉆桿和鉆具，可大幅度提高海底鉆機(jī)的沉積物取心率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高鉆機(jī)對沉積物、松散和破碎地層的取心率的用于負(fù)壓取心的地質(zhì)勘探雙層鉆桿及其配套鉆具。

本發(fā)明提供的這種用于負(fù)壓取心的地質(zhì)勘探雙層鉆桿，它包括外管總成和內(nèi)管總成，外管總成包括外管和連接于外管兩端的外管母接頭、外管公接頭，內(nèi)管總成包括內(nèi)管和連接于內(nèi)管兩端的內(nèi)管母接頭、內(nèi)管公接頭，各接頭的軸向中心均為通孔，外管總成與內(nèi)管總成之間設(shè)置有軸承，相鄰兩鉆桿的外管之間通過公、母接頭配合連為一體、內(nèi)管之間通過密封套連為一體；裝配后內(nèi)管總成內(nèi)部，以及內(nèi)管總成與外管總成之間的空腔形成兩個(gè)獨(dú)立的水流通道。

所述外管總成包括外管和螺紋連接于外管兩端的外管母接頭、外管公接頭，內(nèi)管總成包括內(nèi)管和螺紋連接于內(nèi)管兩端的內(nèi)管母接頭、內(nèi)管公接頭。

所述外管的兩端均設(shè)有內(nèi)螺紋，外管母接頭一端外壁設(shè)有外螺紋、另一端的內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)螺紋，外管公接頭包括接頭連接段、過渡段和外管連接段，外管母接頭以其外螺紋端連接于外管的一端，外管公接頭以其外管連接段螺紋連接于外管的另一端，相鄰兩外管之間通過外管母接頭的內(nèi)螺紋與外管公接頭的接頭連接段螺紋連接為一體。

所述外管母接頭的外螺紋頭端的內(nèi)壁和所述外管公接頭的外管連接段的內(nèi)壁均設(shè)有用于限定所述軸承軸向自由度的臺階。

所述內(nèi)管的兩端均設(shè)有內(nèi)螺紋，內(nèi)管母接頭包括螺紋頭、軸承限位臺階和卡槽段，內(nèi)管公接頭包括螺紋段、限位臺階段和卡頭段，內(nèi)管的一端與內(nèi)管母接頭的螺紋頭相連、另一端與內(nèi)管公接頭的螺紋段相連，相鄰兩內(nèi)管之間通過卡頭段與卡槽段配合所述密封套相連。

所述卡槽段的外壁設(shè)有環(huán)形槽，所述卡頭段的外端設(shè)有軸肩，所述密封套為橡膠套，密封套一端的內(nèi)壁設(shè)有匹配于環(huán)形槽的凸起、另一端的內(nèi)壁設(shè)有匹配于軸肩的階梯面。

所述外管總成包括外管和焊接于外管兩端的外管母接頭、外管公接頭，內(nèi)管總成包括內(nèi)管和焊接于于內(nèi)管兩端的內(nèi)管母接頭、內(nèi)管公接頭，相鄰兩外管之間通過外管母接頭和外管公接頭螺紋連接為一體，相鄰兩內(nèi)管之間通過內(nèi)管母接頭、內(nèi)管公接頭配合所述密封套連為一體。

所述軸承為向心推力軸承，裝配完成后外管總成和內(nèi)管總成再不能產(chǎn)生沿軸線方向的相對移動，但外管總成和內(nèi)管總成可以產(chǎn)生繞中心軸線的相對轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明還提供了一種上述用于負(fù)壓取心的地質(zhì)勘探雙層鉆桿的配套鉆具，該鉆具包括鉆具內(nèi)總成和鉆具外總成；鉆具內(nèi)總成包括巖心管和巖心管接頭，鉆具內(nèi)總成的上端連接有用于連接鉆桿的密封套，鉆具內(nèi)總成通過該密封套與配套鉆桿的內(nèi)管總成相連；鉆具外總成包括外管和外管接頭，外管的上端與配套鉆桿的外管總成相連、下端與鉆頭相連。

所述巖心管接頭為T型接頭，其頭部的外壁設(shè)有用于與巖心管相連的螺紋，其桿部的外端設(shè)有用于安裝所述密封套的環(huán)形槽，其桿部的中部設(shè)有用于限定所述向心推力軸承的臺階；所述外管接頭為圓柱型，其外壁設(shè)有用于與外套相連的螺紋，其內(nèi)壁設(shè)有用于與外管公接頭相連的螺紋，所述巖心管外端端部和外套外端端部的內(nèi)壁上均設(shè)有內(nèi)螺紋。

本發(fā)明在裝配完成后連接于鉆機(jī)上使用，裝配完成后內(nèi)管總成內(nèi)部，以及內(nèi)管總成與外管總成之間的環(huán)空形成兩個(gè)相互獨(dú)立的水流通道。在鉆進(jìn)取心過程中，沖洗水通過鉆桿內(nèi)管總成與外管總成之間的環(huán)形空隙，經(jīng)由鉆頭和巖心管之間的環(huán)形空間排出，實(shí)現(xiàn)冷卻鉆頭和沖洗巖屑的作用，巖心管內(nèi)的水則通過負(fù)壓方式經(jīng)由內(nèi)管總成內(nèi)部通道排出巖心管，有效減小巖心進(jìn)入巖心管的阻力，從而提高取心率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施的使用狀態(tài)示意圖。

圖2為圖1中鉆桿的剖視示意圖。

圖3為圖1中鉆具的剖視示意圖。

圖4為相鄰兩鉆桿的連接示意圖。

圖示序號：

1—外管總成、2—內(nèi)管總成、3—向心推力軸承、4—鉆具、5—密封套、11—外管、12—外管母接頭、13—外管公接頭、21—內(nèi)管、22—內(nèi)管母接頭、23—內(nèi)管公接頭、41—鉆具內(nèi)總成、42—鉆具外總成、131—接頭連接段、132—過渡段、133—外管連接段、221—螺紋頭、222—軸承限位臺階、223—卡槽段、231—螺紋段、232—限位臺階段、233—卡頭段、411—巖心管、412—巖心管接頭、421—外套、422—外管接頭、A—內(nèi)部通道、B—外部通道。

具體實(shí)施方式

如圖2所示，本實(shí)施例提供的這種用于負(fù)壓取心的地質(zhì)勘探雙層鉆桿，它包括外管總成1、內(nèi)管總成2和設(shè)置于兩者之間的向心推力軸承3,裝配完成后外管總成和內(nèi)管總成再不能產(chǎn)生沿軸線方向的相對移動，但外管總成和內(nèi)管總成可以產(chǎn)生繞中心軸線的相對轉(zhuǎn)動。

外管總成1包括軸向中心均為通孔的外管11、外管母接頭12和外管公接頭13，外管的兩端均設(shè)有內(nèi)螺紋，外管母接頭12的一端外壁設(shè)有外螺紋、另一端內(nèi)壁設(shè)有內(nèi)螺紋，外管公接頭13包括接頭連接段131、過渡段132和外管連接段133，外管母接頭以其外螺紋頭連接于外管的一端，外管公接頭以其外管連接段螺紋連接于外管的另一端，外管母接頭的外螺紋頭端的內(nèi)壁和外管公接頭的外管連接段的內(nèi)壁均設(shè)有用于限定向心推力軸承軸向自由度的臺階。

內(nèi)管總成2包括軸向中心均為通孔的內(nèi)管21、內(nèi)管母接頭22和內(nèi)管公接頭23，內(nèi)管的兩端均設(shè)有內(nèi)螺紋，內(nèi)管母接22頭包括螺紋頭221、軸承限位臺階222和卡槽段223，內(nèi)管公接頭23包括螺紋段231、限位臺階段232和卡頭段233，內(nèi)管的一端與內(nèi)管母接頭的螺紋頭相連、另一端與內(nèi)管公接頭的螺紋段相連，卡槽段223的外壁設(shè)有環(huán)形槽，卡頭段233的外端設(shè)有軸肩。

如圖3所示，本實(shí)施例還提供了一種上述用于負(fù)壓取心的地質(zhì)勘探雙層鉆桿配套用鉆具4，該鉆具包括鉆具內(nèi)總成41和鉆具外總成42，鉆具內(nèi)總成41包括巖心管411和巖心管接頭412，巖心管的上端與巖心管接頭螺紋連接，巖心管接頭的另一端通過密封套與鉆桿的內(nèi)管公接頭連接；鉆具外總成42包括外管421和外管接頭422，外管的下端與鉆頭相連、上端與外管接頭螺紋連接，外管接頭的另一端與鉆桿的外管公接頭相連。

巖心管接頭412為T型接頭，其頭部的外壁設(shè)有用于與巖心管相連的螺紋，其桿部的外端設(shè)有用于安裝密封套5的環(huán)形槽，其桿部的中部設(shè)有用于限定向心推力軸承3的臺階；外管接頭422為圓柱型，其外壁設(shè)有用于與外套相連的螺紋，其內(nèi)壁設(shè)有用于與外管公接頭相連的螺紋。

如圖3所示，相鄰兩外管總成之間通過外管母接頭的內(nèi)螺紋孔與外管公接頭的接頭連接段螺紋連接為一體。密封套一端的內(nèi)壁設(shè)有匹配于環(huán)形槽的凸起、另一端的內(nèi)壁設(shè)有匹配于軸肩的階梯面，相鄰兩內(nèi)管總成之間通過內(nèi)管母接頭、內(nèi)管公接頭配合密封套連為一體。

如圖3所示，整個(gè)鉆桿被分割成內(nèi)部通道A和外部通道B兩個(gè)獨(dú)立通道，其中內(nèi)部通道為負(fù)壓抽吸通道，外部通道為沖洗水通道，相鄰兩根鉆桿通過內(nèi)管連接密封套和內(nèi)管公接頭的連接，實(shí)現(xiàn)鉆桿內(nèi)管總成內(nèi)部通道的連接和導(dǎo)通。通過外管公接頭和外管母接頭的連接，以及密封套和內(nèi)管公接頭的連接，實(shí)現(xiàn)相鄰兩根鉆桿內(nèi)管總成與外管總成之間外部通道的連接和導(dǎo)通，由于向心推力軸承的滾珠之間存在間隙，因此鉆桿內(nèi)管總成與外管總成之間的外部通道自上而下的通暢。

如圖1所示，鉆具以其巖心管接頭配合密封套與內(nèi)管總成的內(nèi)管公接頭連接，以其外管接頭與外管總成的外管公接頭相連。鉆桿與配套鉆具連接后，密封套和內(nèi)管公接頭的連接，實(shí)現(xiàn)鉆桿內(nèi)管總成內(nèi)部通道A與巖心管上部空間的連接和導(dǎo)通。通過外管公接頭和外管接頭的連接，密封套和內(nèi)管公接頭的連接，實(shí)現(xiàn)鉆桿外部通道和鉆具外部通道的連接和導(dǎo)通，同樣由于軸承滾珠之間存在間隙，實(shí)現(xiàn)了鉆桿外部通道和鉆具外部通道自上而下的通暢。鉆具外總成在動力頭的驅(qū)動下帶動鉆頭旋轉(zhuǎn)，而鉆具內(nèi)總成由于巖心摩擦力作用保持基本靜止。

本實(shí)施例在使用過程中將外管總成和內(nèi)管總成裝配完成后分別通過鉆具外總成和鉆具內(nèi)總成連接于鉆機(jī)上，裝配完成后內(nèi)管總成內(nèi)部，以及內(nèi)管總成與外管總成之間的環(huán)空形成兩個(gè)相互獨(dú)立的內(nèi)部通道和外部通道，其中內(nèi)部通道為負(fù)壓抽吸通道，外部通道為沖洗水通道，在鉆進(jìn)取心過程中，沖洗水通過鉆桿內(nèi)管總成與外管總成之間的外部通道，經(jīng)由鉆頭和巖心管之間的環(huán)形空間排出，實(shí)現(xiàn)冷卻鉆頭和沖洗巖屑的作用，巖心管內(nèi)的水則通過負(fù)壓方式經(jīng)由內(nèi)管總成內(nèi)部通道排出巖心管，有效減小巖心進(jìn)入巖心管的阻力，從而提高取心率。

作為替代方案，還可以將本實(shí)施例中的外管母接頭和外管公接頭焊接于外管的兩端，可將內(nèi)管母接頭和內(nèi)管公接頭焊接于內(nèi)管的兩端，可將巖心管與巖心管接頭焊接為一體，也可以將外管與外管接頭焊接為一體。