一種繩索取心鑽具的製作方法
2023-10-23 15:18:22 3
專利名稱：一種繩索取心鑽具的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種取心鑽具，特別涉及一種可集單動雙管鑽具與三層管雙動鑽具功能於一體的繩索取心鑽具。
背景技術：
常規的繩索取心鑽具為單動雙管鑽具，典型的單動雙管鑽具包括外總成和位於外管總成內部的內管總成，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、 外管和鑽頭，內管總成主要包括從上至下順次連接在一起的絞鏈式矛頭機構、彈卡定位機構、懸掛機構、由兩副推力軸承實現鑽具單動的單動機構和調節機構，該鑽具利用單動機構使內管在鑽進時不旋轉。上述單動雙管鑽具適用於鑽進完整地層，但該種鑽具在鑽進破碎、 無膠結地層時鑽井液會對巖心產生破壞性衝蝕。
發明內容
本發明的目的是提供一種可集單動雙管鑽具與三層管雙動鑽具功能於一體的繩索取心鑽具，使其可在破碎、鬆散、無膠結或弱膠結地層進行三層管雙鑽頭繩索取心鑽進。本發明的技術方案為一種繩索取心鑽具，包括外管總成和內管總成，外管總成包括從上至下順次連接的彈卡擋頭、彈卡室、外管和外鑽頭，內管總成包括從上至下順次連接的絞鏈式矛頭機構和彈卡定位機構，以及將內管總成懸掛於外管總成內的懸掛機構，其特徵在於所述內管總成還包括軸承腔，心軸，內驅管，內鑽頭，以及包括襯管、卡簧座和卡簧的不迴轉體，所述軸承腔與彈卡定位機構的彈卡架的末端螺紋連接，心軸通過兩副軸承安裝於軸承腔中，所述不迴轉體螺紋連接於心軸上；所述內驅管與軸承腔的末端螺紋連接，並與不迴轉體間隙配合；所述內鑽頭連接於內驅管的末端，並通過外鑽頭向外伸出；或者，所述內管總成還包括軸承腔，心軸，以及包括內管、卡簧座和卡簧的不迴轉體，所述軸承腔與彈卡定位機構的彈卡架的末端螺紋連接，心軸通過兩副軸承安裝於軸承腔中， 所述不迴轉體螺紋連接於心軸上。優選地，所述彈卡定位機構包括回收管、彈卡架、上彈卡和下彈卡，所述絞鏈式矛頭機構的撈矛座通過其上設置的長孔和一圓柱銷與回收管穿設在一起，使二者可在撈矛座的長孔範圍內發生相對位移；所述彈卡架內具有通過中間間隔部隔開的與外部相通的上、 下彈卡腔，上、下彈卡分別鉸接於上、下彈卡腔內，其中，上、下彈卡的彈卡臂分別以各自的鉸接點為基點向上和向下設置，上、下彈卡的兩個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上、下彈卡腔向外伸出；所述彈卡架的中間間隔部通過其上設置的長孔和另一圓柱銷與回收管穿設在一起，使二者之間可在中間間隔部的長孔的範圍內發生相對位移，其中，上彈卡腔置於回收管內，而下彈卡腔置於回收管外，所述回收管上設置有供上彈卡的彈卡臂向外伸出的通孔；以及，所述彈卡室的內壁上具有在下彈卡彈開時支撐其彈卡臂的內臺階，所述下彈卡和彈卡室的內臺階構成了所述懸掛機構。優選地，所述上、下彈卡腔分別在鄰接中間間隔部的位置上設置有固定於彈卡架內的上、下彈卡座，所述上、下彈卡座上分別設置有與上、下彈卡末端等半徑的圓弧面，使上、下彈卡在與彈卡架鉸接後，僅能分別沿上、下彈卡座的圓弧面轉動。優選地，所述彈卡室的內臺階上設置一用於撥動下彈卡的彈卡臂的撥叉。本發明的有益效果為本發明的繩索取心鑽具的內鑽頭的縮徑、超前結構實現內鑽頭與內管總成同步打撈和投放，既保護巖心不受鑽井液衝蝕，又可防止在外鑽頭形成巖堵時妨礙下回次內管總成投放到位；另外，通過下彈卡懸掛內管總成結構消除了傳統繩索取心鑽具的外管總成瓶頸和內管總成凸出問題，可提高內管總成到位成功率；最後，雙鑽頭三層管鑽進與單鑽頭雙層管鑽進共用一套外管總成，無需提大鑽即可根據地層情況更換內管總成。
圖1為根據本發明一種實施例的繩索取心鑽具的縱向中截面處的剖視圖；圖2為圖1所示繩索取心鑽具在與圖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所示繩索取心鑽具實現單動雙管鑽具的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步說明。如圖1和2所示，本發明的繩索取心鑽具包括外管總成和內管總成，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和外鑽頭15，內管總成包括從上至下順次連接的絞鏈式矛頭機構和彈卡定位機構，以及將內管總成懸掛於外管總成內的懸掛機構，該內管總成還包括軸承腔11、心軸12、內驅管14、襯管17、卡簧座18、卡簧19和內鑽頭 20，其中，軸承腔11與彈卡定位機構的彈卡架8的末端螺紋連接，心軸12通過兩副軸承10 安裝於軸承腔11中；襯管17通過襯管接頭14螺紋連接於心軸12上；卡簧座18連接於襯管17的末端上，卡簧19安裝於卡簧座18內，卡簧座18在懸掛機構的作用下與外鑽頭15 的內臺階保持預定間隙；內驅管14套於襯管17和襯管接頭14外，並與二者間隙配合，內驅管14與軸承腔11的末端螺紋連接；內鑽頭20連接於內驅管14的末端，並通過外鑽頭15 向外伸出。本發明所述繩索取心鑽具的三管雙動鑽進原理為鑽進時，地表迴轉系統帶動鑽杆轉動，進而使外管總成轉動，因內管總成通過彈卡定位機構和懸掛機構緊貼於彈卡室的內壁上，所以，外管13迴轉的同時，將帶動內管總成轉動，由於內驅管14直接螺紋連接在軸承腔11的末端，因此，內驅管14將隨外管13迴轉形成雙動，襯管17螺紋連接於心軸上， 不隨外管13迴轉，所以，形成三管雙動，在此，由襯管17、卡簧座18和卡簧19構成不迴轉體。這樣，在鑽進破碎、無膠結地層時，雙鑽頭三層管機構實現內鑽頭超前的雙鑽頭迴轉鑽進，既保護巖心不受鑽井液衝蝕，又可防止在外鑽頭形成巖堵時妨礙下回次內管總成投放到位。該彈卡定位機構可以採用常規的單彈卡結構，但優選採用以下的雙彈卡結構，具體為該彈卡定位機構包括回收管4、彈卡架8、上彈卡6和下彈卡9，其中，絞鏈式矛頭機構的撈矛座3通過其上設置的長孔和圓柱銷與回收管4穿設在一起，使二者可在長孔範圍內發生相對位移；彈卡架8內具有通過中間間隔部隔開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分別鉸接於上彈卡腔和下彈卡腔內，其中，上彈卡6的彈卡臂以其鉸接點為基點向上設置，下彈卡9的彈卡臂以其鉸接點為基點向下設置，上彈卡6和下彈卡 9的兩個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上、下彈卡腔向外伸出，另外，該彈卡架8的中間間隔部通過其上設置的長孔和圓柱銷與回收管7穿設在一起，使二者之間可在長孔範圍內發生相對位移，其中，上彈卡腔置於回收管7內，而下彈卡腔置於回收管7外，該回收管7上設置有供上彈卡6的彈卡臂向外伸出的通孔。該彈卡室7的內壁上具有在下彈卡彈9開時支撐其彈卡臂的內臺階23， 該下彈卡9和彈卡室7的內臺階構成了上述懸掛機構，因此，採用該種結構的彈卡定位機構，就無需採用慣常使用的懸掛環和座環懸掛內管總成。另外，該上、下彈卡腔可分別在鄰接中間間隔部的位置上設置有均通過圓柱銷固定於彈卡架內的上彈卡座21和下彈卡座22，上、下彈卡座上分別設置有與上、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銷軸鉸接後，僅能沿上、下彈卡座的圓弧面轉動。上、下彈卡座可使彈卡架的加工不至過於複雜和困難。在下放內管總成的過程中，上、下彈卡均在進入內徑大於彈卡擋頭的內徑的彈卡室中向外彈開，並分別通過彈卡擋頭2和彈卡室7的內臺階限制內管總成上串和下串。上述長孔設置的目的為在打撈鑽具時，上提拉力提動回收管上行，在長孔的活動範圍內，回收管迫使上彈卡向內回收，不再受制於彈卡擋頭2的下端面與彈卡室7螺紋連接後所組成的臺階，以至將整個內管總成提出。另外，該絞鏈式矛頭機構可採用現有的包括鉸接在一起的撈矛頭1和撈矛座3的機構，本發明在此不再對其作進一步說明。再者，該彈卡室7的內臺階上可設置一用於撥動下彈卡的彈卡臂的撥叉，雖然，由於上、下彈卡會分別在上、下張簧的作用下與彈卡室7的內壁緊貼，進而會隨外管總成一起迴轉，但通過設置撥叉撥動下彈卡可確保內管總成心軸以上的隨動性。本發明的繩索取心鑽具在鑽進完整地層時，只需如圖3所示，去除內驅管、襯管和內鑽頭，將與襯管相同規格的內管通過襯管接頭16螺紋連接於心軸上，即可實現常規繩索取心鑽進，提高鑽進效率。在此，由內管、卡簧座19和卡簧18構成不迴轉體。以上所述僅為本發明較佳的實施方式，並非用來限定本發明的實施範圍，但凡在本發明的保護範圍內所做的等效變化及修飾，皆應認為落入了本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種繩索取心鑽具，包括外管總成和內管總成，外管總成包括從上至下順次連接的彈卡擋頭、彈卡室、外管和外鑽頭，內管總成包括從上至下順次連接的絞鏈式矛頭機構和彈卡定位機構，以及將內管總成懸掛於外管總成內的懸掛機構，其特徵在於所述內管總成還包括軸承腔，心軸，內驅管，內鑽頭，以及包括襯管、卡簧座和卡簧的不迴轉體，所述軸承腔與彈卡定位機構的彈卡架的末端螺紋連接，心軸通過兩副軸承安裝於軸承腔中，所述不迴轉體螺紋連接於心軸上；所述內驅管與軸承腔的末端螺紋連接，並與不迴轉體間隙配合； 所述內鑽頭連接於內驅管的末端，並通過外鑽頭向外伸出；或者，所述內管總成還包括軸承腔，心軸，以及包括內管、卡簧座和卡簧的不迴轉體，所述軸承腔與彈卡定位機構的彈卡架的末端螺紋連接，心軸通過兩副軸承安裝於軸承腔中，所述不迴轉體螺紋連接於心軸上。
2.根據權利要求1的繩索取心鑽具，其特徵在於所述彈卡定位機構包括回收管、彈卡架、上彈卡和下彈卡，所述絞鏈式矛頭機構的撈矛座通過其上設置的長孔和一圓柱銷與回收管穿設在一起，使二者可在撈矛座的長孔範圍內發生相對位移；所述彈卡架內具有通過中間間隔部隔開的與外部相通的上、下彈卡腔，上、下彈卡分別鉸接於上、下彈卡腔內，其中，上、下彈卡的彈卡臂分別以各自的鉸接點為基點向上和向下設置，上、下彈卡的兩個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上、下彈卡腔向外伸出；所述彈卡架的中間間隔部通過其上設置的長孔和另一圓柱銷與回收管穿設在一起，使二者之間可在中間間隔部的長孔的範圍內發生相對位移，其中，上彈卡腔置於回收管內，而下彈卡腔置於回收管外，所述回收管上設置有供上彈卡的彈卡臂向外伸出的通孔；以及，所述彈卡室的內壁上具有在下彈卡彈開時支撐其彈卡臂的內臺階，所述下彈卡和彈卡室的內臺階構成了所述懸掛機構。
3.根據權利要求2所述的繩索取心鑽具，其特徵在於所述上、下彈卡腔分別在鄰接中間間隔部的位置上設置有固定於彈卡架內的上、下彈卡座，所述上、下彈卡座上分別設置有與上、下彈卡末端等半徑的圓弧面，使上、下彈卡在與彈卡架鉸接後，僅能分別沿上、下彈卡座的圓弧面轉動。
4.根據權利要求2或3所述的繩索取心鑽具，其特徵在於所述彈卡室的內臺階上設置一用於撥動下彈卡的彈卡臂的撥叉。
全文摘要
本發明公開了一種繩索取心鑽具，包括外管和內管總成，後者包括軸承腔，心軸，內驅管，內鑽頭，以及包括襯管、卡簧座和卡簧的不迴轉體，軸承腔與彈卡定位機構的彈卡架的末端螺紋連接，心軸通過兩副軸承安裝於軸承腔中，不迴轉體螺紋連接於心軸上；內驅管與軸承腔螺紋連接，並與不迴轉體間隙配合；內鑽頭連接於內驅管的末端，並通過外鑽頭向外伸出。本發明的繩索取心鑽具的內鑽頭的縮徑、超前結構實現內鑽頭與內管總成同步打撈和投放，既保護巖心不受鑽井液衝蝕，又可防止在外鑽頭形成巖堵時妨礙下回次內管總成投放到位；另外，本發明的可使雙鑽頭三層管鑽進與單鑽頭雙層管鑽進共用一套外管總成，無需提大鑽即可根據地層情況更換內管總成。
文檔編號E21B25/00GK102418488SQ20111033902
公開日2012年4月18日 申請日期2011年10月31日 優先權日2011年10月31日
發明者孟慶鴻, 張志明, 朱永宜, 王穩石, 談曉麗, 鄭慶輝 申請人:中國地質科學院勘探技術研究所, 地質礦產廊坊聚力巖土工程科技開發公司