專利名稱：一種繩索取心鉆具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種取心鉆具，特別涉及一種可集單動(dòng)雙管鉆具與三層管雙動(dòng)鉆具功能于一體的繩索取心鉆具。
背景技術(shù)：
常規(guī)的繩索取心鉆具為單動(dòng)雙管鉆具，典型的單動(dòng)雙管鉆具包括外總成和位于外管總成內(nèi)部的內(nèi)管總成，外管總成主要包括從上至下順次連接在一起的彈卡擋頭、彈卡室、 外管和鉆頭，內(nèi)管總成主要包括從上至下順次連接在一起的絞鏈?zhǔn)矫^機(jī)構(gòu)、彈卡定位機(jī)構(gòu)、懸掛機(jī)構(gòu)、由兩副推力軸承實(shí)現(xiàn)鉆具單動(dòng)的單動(dòng)機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該鉆具利用單動(dòng)機(jī)構(gòu)使內(nèi)管在鉆進(jìn)時(shí)不旋轉(zhuǎn)。上述單動(dòng)雙管鉆具適用于鉆進(jìn)完整地層，但該種鉆具在鉆進(jìn)破碎、 無(wú)膠結(jié)地層時(shí)鉆井液會(huì)對(duì)巖心產(chǎn)生破壞性沖蝕。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可集單動(dòng)雙管鉆具與三層管雙動(dòng)鉆具功能于一體的繩索取心鉆具，使其可在破碎、松散、無(wú)膠結(jié)或弱膠結(jié)地層進(jìn)行三層管雙鉆頭繩索取心鉆進(jìn)。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種繩索取心鉆具，包括外管總成和內(nèi)管總成，外管總成包括從上至下順次連接的彈卡擋頭、彈卡室、外管和外鉆頭，內(nèi)管總成包括從上至下順次連接的絞鏈?zhǔn)矫^機(jī)構(gòu)和彈卡定位機(jī)構(gòu)，以及將內(nèi)管總成懸掛于外管總成內(nèi)的懸掛機(jī)構(gòu)，其特征在于所述內(nèi)管總成還包括軸承腔，心軸，內(nèi)驅(qū)管，內(nèi)鉆頭，以及包括襯管、卡簧座和卡簧的不回轉(zhuǎn)體，所述軸承腔與彈卡定位機(jī)構(gòu)的彈卡架的末端螺紋連接，心軸通過(guò)兩副軸承安裝于軸承腔中，所述不回轉(zhuǎn)體螺紋連接于心軸上；所述內(nèi)驅(qū)管與軸承腔的末端螺紋連接，并與不回轉(zhuǎn)體間隙配合；所述內(nèi)鉆頭連接于內(nèi)驅(qū)管的末端，并通過(guò)外鉆頭向外伸出；或者，所述內(nèi)管總成還包括軸承腔，心軸，以及包括內(nèi)管、卡簧座和卡簧的不回轉(zhuǎn)體，所述軸承腔與彈卡定位機(jī)構(gòu)的彈卡架的末端螺紋連接，心軸通過(guò)兩副軸承安裝于軸承腔中， 所述不回轉(zhuǎn)體螺紋連接于心軸上。優(yōu)選地，所述彈卡定位機(jī)構(gòu)包括回收管、彈卡架、上彈卡和下彈卡，所述絞鏈?zhǔn)矫^機(jī)構(gòu)的撈矛座通過(guò)其上設(shè)置的長(zhǎng)孔和一圓柱銷與回收管穿設(shè)在一起，使二者可在撈矛座的長(zhǎng)孔范圍內(nèi)發(fā)生相對(duì)位移；所述彈卡架內(nèi)具有通過(guò)中間間隔部隔開(kāi)的與外部相通的上、 下彈卡腔，上、下彈卡分別鉸接于上、下彈卡腔內(nèi)，其中，上、下彈卡的彈卡臂分別以各自的鉸接點(diǎn)為基點(diǎn)向上和向下設(shè)置，上、下彈卡的兩個(gè)彈卡臂之間分別連接有上、下張簧，使上、 下彈卡可分別在上、下張簧的作用下分別通過(guò)上、下彈卡腔向外伸出；所述彈卡架的中間間隔部通過(guò)其上設(shè)置的長(zhǎng)孔和另一圓柱銷與回收管穿設(shè)在一起，使二者之間可在中間間隔部的長(zhǎng)孔的范圍內(nèi)發(fā)生相對(duì)位移，其中，上彈卡腔置于回收管內(nèi)，而下彈卡腔置于回收管外，所述回收管上設(shè)置有供上彈卡的彈卡臂向外伸出的通孔；以及，所述彈卡室的內(nèi)壁上具有在下彈卡彈開(kāi)時(shí)支撐其彈卡臂的內(nèi)臺(tái)階，所述下彈卡和彈卡室的內(nèi)臺(tái)階構(gòu)成了所述懸掛機(jī)構(gòu)。優(yōu)選地，所述上、下彈卡腔分別在鄰接中間間隔部的位置上設(shè)置有固定于彈卡架內(nèi)的上、下彈卡座，所述上、下彈卡座上分別設(shè)置有與上、下彈卡末端等半徑的圓弧面，使上、下彈卡在與彈卡架鉸接后，僅能分別沿上、下彈卡座的圓弧面轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)選地，所述彈卡室的內(nèi)臺(tái)階上設(shè)置一用于撥動(dòng)下彈卡的彈卡臂的撥叉。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明的繩索取心鉆具的內(nèi)鉆頭的縮徑、超前結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)內(nèi)鉆頭與內(nèi)管總成同步打撈和投放，既保護(hù)巖心不受鉆井液沖蝕，又可防止在外鉆頭形成巖堵時(shí)妨礙下回次內(nèi)管總成投放到位；另外，通過(guò)下彈卡懸掛內(nèi)管總成結(jié)構(gòu)消除了傳統(tǒng)繩索取心鉆具的外管總成瓶頸和內(nèi)管總成凸出問(wèn)題，可提高內(nèi)管總成到位成功率；最后，雙鉆頭三層管鉆進(jìn)與單鉆頭雙層管鉆進(jìn)共用一套外管總成，無(wú)需提大鉆即可根據(jù)地層情況更換內(nèi)管總成。


圖1為根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施例的繩索取心鉆具的縱向中截面處的剖視圖；圖2為圖1所示繩索取心鉆具在與圖1的剖切面垂直的縱向中截面處的剖視圖；圖3為利用圖1和2所示繩索取心鉆具實(shí)現(xiàn)單動(dòng)雙管鉆具的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1和2所示，本發(fā)明的繩索取心鉆具包括外管總成和內(nèi)管總成，外管總成包括從上至下順次連接的彈卡擋頭2、彈卡室7、外管13和外鉆頭15，內(nèi)管總成包括從上至下順次連接的絞鏈?zhǔn)矫^機(jī)構(gòu)和彈卡定位機(jī)構(gòu)，以及將內(nèi)管總成懸掛于外管總成內(nèi)的懸掛機(jī)構(gòu)，該內(nèi)管總成還包括軸承腔11、心軸12、內(nèi)驅(qū)管14、襯管17、卡簧座18、卡簧19和內(nèi)鉆頭 20，其中，軸承腔11與彈卡定位機(jī)構(gòu)的彈卡架8的末端螺紋連接，心軸12通過(guò)兩副軸承10 安裝于軸承腔11中；襯管17通過(guò)襯管接頭14螺紋連接于心軸12上；卡簧座18連接于襯管17的末端上，卡簧19安裝于卡簧座18內(nèi)，卡簧座18在懸掛機(jī)構(gòu)的作用下與外鉆頭15 的內(nèi)臺(tái)階保持預(yù)定間隙；內(nèi)驅(qū)管14套于襯管17和襯管接頭14外，并與二者間隙配合，內(nèi)驅(qū)管14與軸承腔11的末端螺紋連接；內(nèi)鉆頭20連接于內(nèi)驅(qū)管14的末端，并通過(guò)外鉆頭15 向外伸出。本發(fā)明所述繩索取心鉆具的三管雙動(dòng)鉆進(jìn)原理為鉆進(jìn)時(shí)，地表回轉(zhuǎn)系統(tǒng)帶動(dòng)鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使外管總成轉(zhuǎn)動(dòng)，因內(nèi)管總成通過(guò)彈卡定位機(jī)構(gòu)和懸掛機(jī)構(gòu)緊貼于彈卡室的內(nèi)壁上，所以，外管13回轉(zhuǎn)的同時(shí)，將帶動(dòng)內(nèi)管總成轉(zhuǎn)動(dòng)，由于內(nèi)驅(qū)管14直接螺紋連接在軸承腔11的末端，因此，內(nèi)驅(qū)管14將隨外管13回轉(zhuǎn)形成雙動(dòng)，襯管17螺紋連接于心軸上， 不隨外管13回轉(zhuǎn)，所以，形成三管雙動(dòng)，在此，由襯管17、卡簧座18和卡簧19構(gòu)成不回轉(zhuǎn)體。這樣，在鉆進(jìn)破碎、無(wú)膠結(jié)地層時(shí)，雙鉆頭三層管機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)內(nèi)鉆頭超前的雙鉆頭回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，既保護(hù)巖心不受鉆井液沖蝕，又可防止在外鉆頭形成巖堵時(shí)妨礙下回次內(nèi)管總成投放到位。該彈卡定位機(jī)構(gòu)可以采用常規(guī)的單彈卡結(jié)構(gòu)，但優(yōu)選采用以下的雙彈卡結(jié)構(gòu)，具體為該彈卡定位機(jī)構(gòu)包括回收管4、彈卡架8、上彈卡6和下彈卡9，其中，絞鏈?zhǔn)矫^機(jī)構(gòu)的撈矛座3通過(guò)其上設(shè)置的長(zhǎng)孔和圓柱銷與回收管4穿設(shè)在一起，使二者可在長(zhǎng)孔范圍內(nèi)發(fā)生相對(duì)位移；彈卡架8內(nèi)具有通過(guò)中間間隔部隔開(kāi)的與外部相通的上彈卡腔和下彈卡腔，上彈卡6和下彈卡9分別鉸接于上彈卡腔和下彈卡腔內(nèi)，其中，上彈卡6的彈卡臂以其鉸接點(diǎn)為基點(diǎn)向上設(shè)置，下彈卡9的彈卡臂以其鉸接點(diǎn)為基點(diǎn)向下設(shè)置，上彈卡6和下彈卡 9的兩個(gè)彈卡臂之間分別連接有上張簧fe和下張簧恥，上、下彈卡可分別在上、下張簧的作用下分別通過(guò)上、下彈卡腔向外伸出，另外，該彈卡架8的中間間隔部通過(guò)其上設(shè)置的長(zhǎng)孔和圓柱銷與回收管7穿設(shè)在一起，使二者之間可在長(zhǎng)孔范圍內(nèi)發(fā)生相對(duì)位移，其中，上彈卡腔置于回收管7內(nèi)，而下彈卡腔置于回收管7外，該回收管7上設(shè)置有供上彈卡6的彈卡臂向外伸出的通孔。該彈卡室7的內(nèi)壁上具有在下彈卡彈9開(kāi)時(shí)支撐其彈卡臂的內(nèi)臺(tái)階23， 該下彈卡9和彈卡室7的內(nèi)臺(tái)階構(gòu)成了上述懸掛機(jī)構(gòu)，因此，采用該種結(jié)構(gòu)的彈卡定位機(jī)構(gòu)，就無(wú)需采用慣常使用的懸掛環(huán)和座環(huán)懸掛內(nèi)管總成。另外，該上、下彈卡腔可分別在鄰接中間間隔部的位置上設(shè)置有均通過(guò)圓柱銷固定于彈卡架內(nèi)的上彈卡座21和下彈卡座22，上、下彈卡座上分別設(shè)置有與上、下彈卡末端等半徑的圓弧面，這樣，上、下彈卡在與彈卡架通過(guò)銷軸鉸接后，僅能沿上、下彈卡座的圓弧面轉(zhuǎn)動(dòng)。上、下彈卡座可使彈卡架的加工不至過(guò)于復(fù)雜和困難。在下放內(nèi)管總成的過(guò)程中，上、下彈卡均在進(jìn)入內(nèi)徑大于彈卡擋頭的內(nèi)徑的彈卡室中向外彈開(kāi)，并分別通過(guò)彈卡擋頭2和彈卡室7的內(nèi)臺(tái)階限制內(nèi)管總成上串和下串。上述長(zhǎng)孔設(shè)置的目的為在打撈鉆具時(shí)，上提拉力提動(dòng)回收管上行，在長(zhǎng)孔的活動(dòng)范圍內(nèi)，回收管迫使上彈卡向內(nèi)回收，不再受制于彈卡擋頭2的下端面與彈卡室7螺紋連接后所組成的臺(tái)階，以至將整個(gè)內(nèi)管總成提出。另外，該絞鏈?zhǔn)矫^機(jī)構(gòu)可采用現(xiàn)有的包括鉸接在一起的撈矛頭1和撈矛座3的機(jī)構(gòu)，本發(fā)明在此不再對(duì)其作進(jìn)一步說(shuō)明。再者，該彈卡室7的內(nèi)臺(tái)階上可設(shè)置一用于撥動(dòng)下彈卡的彈卡臂的撥叉，雖然，由于上、下彈卡會(huì)分別在上、下張簧的作用下與彈卡室7的內(nèi)壁緊貼，進(jìn)而會(huì)隨外管總成一起回轉(zhuǎn)，但通過(guò)設(shè)置撥叉撥動(dòng)下彈卡可確保內(nèi)管總成心軸以上的隨動(dòng)性。本發(fā)明的繩索取心鉆具在鉆進(jìn)完整地層時(shí)，只需如圖3所示，去除內(nèi)驅(qū)管、襯管和內(nèi)鉆頭，將與襯管相同規(guī)格的內(nèi)管通過(guò)襯管接頭16螺紋連接于心軸上，即可實(shí)現(xiàn)常規(guī)繩索取心鉆進(jìn)，提高鉆進(jìn)效率。在此，由內(nèi)管、卡簧座19和卡簧18構(gòu)成不回轉(zhuǎn)體。以上所述僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，并非用來(lái)限定本發(fā)明的實(shí)施范圍，但凡在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)所做的等效變化及修飾，皆應(yīng)認(rèn)為落入了本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種繩索取心鉆具，包括外管總成和內(nèi)管總成，外管總成包括從上至下順次連接的彈卡擋頭、彈卡室、外管和外鉆頭，內(nèi)管總成包括從上至下順次連接的絞鏈?zhǔn)矫^機(jī)構(gòu)和彈卡定位機(jī)構(gòu)，以及將內(nèi)管總成懸掛于外管總成內(nèi)的懸掛機(jī)構(gòu)，其特征在于所述內(nèi)管總成還包括軸承腔，心軸，內(nèi)驅(qū)管，內(nèi)鉆頭，以及包括襯管、卡簧座和卡簧的不回轉(zhuǎn)體，所述軸承腔與彈卡定位機(jī)構(gòu)的彈卡架的末端螺紋連接，心軸通過(guò)兩副軸承安裝于軸承腔中，所述不回轉(zhuǎn)體螺紋連接于心軸上；所述內(nèi)驅(qū)管與軸承腔的末端螺紋連接，并與不回轉(zhuǎn)體間隙配合； 所述內(nèi)鉆頭連接于內(nèi)驅(qū)管的末端，并通過(guò)外鉆頭向外伸出；或者，所述內(nèi)管總成還包括軸承腔，心軸，以及包括內(nèi)管、卡簧座和卡簧的不回轉(zhuǎn)體，所述軸承腔與彈卡定位機(jī)構(gòu)的彈卡架的末端螺紋連接，心軸通過(guò)兩副軸承安裝于軸承腔中，所述不回轉(zhuǎn)體螺紋連接于心軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的繩索取心鉆具，其特征在于所述彈卡定位機(jī)構(gòu)包括回收管、彈卡架、上彈卡和下彈卡，所述絞鏈?zhǔn)矫^機(jī)構(gòu)的撈矛座通過(guò)其上設(shè)置的長(zhǎng)孔和一圓柱銷與回收管穿設(shè)在一起，使二者可在撈矛座的長(zhǎng)孔范圍內(nèi)發(fā)生相對(duì)位移；所述彈卡架內(nèi)具有通過(guò)中間間隔部隔開(kāi)的與外部相通的上、下彈卡腔，上、下彈卡分別鉸接于上、下彈卡腔內(nèi)，其中，上、下彈卡的彈卡臂分別以各自的鉸接點(diǎn)為基點(diǎn)向上和向下設(shè)置，上、下彈卡的兩個(gè)彈卡臂之間分別連接有上、下張簧，使上、下彈卡可分別在上、下張簧的作用下分別通過(guò)上、下彈卡腔向外伸出；所述彈卡架的中間間隔部通過(guò)其上設(shè)置的長(zhǎng)孔和另一圓柱銷與回收管穿設(shè)在一起，使二者之間可在中間間隔部的長(zhǎng)孔的范圍內(nèi)發(fā)生相對(duì)位移，其中，上彈卡腔置于回收管內(nèi)，而下彈卡腔置于回收管外，所述回收管上設(shè)置有供上彈卡的彈卡臂向外伸出的通孔；以及，所述彈卡室的內(nèi)壁上具有在下彈卡彈開(kāi)時(shí)支撐其彈卡臂的內(nèi)臺(tái)階，所述下彈卡和彈卡室的內(nèi)臺(tái)階構(gòu)成了所述懸掛機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的繩索取心鉆具，其特征在于所述上、下彈卡腔分別在鄰接中間間隔部的位置上設(shè)置有固定于彈卡架內(nèi)的上、下彈卡座，所述上、下彈卡座上分別設(shè)置有與上、下彈卡末端等半徑的圓弧面，使上、下彈卡在與彈卡架鉸接后，僅能分別沿上、下彈卡座的圓弧面轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的繩索取心鉆具，其特征在于所述彈卡室的內(nèi)臺(tái)階上設(shè)置一用于撥動(dòng)下彈卡的彈卡臂的撥叉。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種繩索取心鉆具，包括外管和內(nèi)管總成，后者包括軸承腔，心軸，內(nèi)驅(qū)管，內(nèi)鉆頭，以及包括襯管、卡簧座和卡簧的不回轉(zhuǎn)體，軸承腔與彈卡定位機(jī)構(gòu)的彈卡架的末端螺紋連接，心軸通過(guò)兩副軸承安裝于軸承腔中，不回轉(zhuǎn)體螺紋連接于心軸上；內(nèi)驅(qū)管與軸承腔螺紋連接，并與不回轉(zhuǎn)體間隙配合；內(nèi)鉆頭連接于內(nèi)驅(qū)管的末端，并通過(guò)外鉆頭向外伸出。本發(fā)明的繩索取心鉆具的內(nèi)鉆頭的縮徑、超前結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)內(nèi)鉆頭與內(nèi)管總成同步打撈和投放，既保護(hù)巖心不受鉆井液沖蝕，又可防止在外鉆頭形成巖堵時(shí)妨礙下回次內(nèi)管總成投放到位；另外，本發(fā)明的可使雙鉆頭三層管鉆進(jìn)與單鉆頭雙層管鉆進(jìn)共用一套外管總成，無(wú)需提大鉆即可根據(jù)地層情況更換內(nèi)管總成。
文檔編號(hào)E21B25/00GK102418488SQ20111033902
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者孟慶鴻, 張志明, 朱永宜, 王穩(wěn)石, 談曉麗, 鄭慶輝 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所, 地質(zhì)礦產(chǎn)廊坊聚力巖土工程科技開(kāi)發(fā)公司