一種用于環(huán)境科學(xué)鉆探的三重管鉆進(jìn)取芯鉆具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型是涉及環(huán)境科學(xué)鉆探、湖泊與海洋鉆探、建筑工程勘察鉆探、鹽類礦產(chǎn)尤其是鉀鹽勘查等鉆探工程施工的鉆進(jìn)取芯工具。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)完整及硬巖地層的鉆探取心技術(shù)已較為成熟。但對(duì)于環(huán)境科學(xué)鉆探、湖泊與海洋鉆探、建筑工程勘察鉆探、鹽類礦產(chǎn)尤其是鉀鹽勘查鉆探中常見(jiàn)的軟、散、易溶等難取芯地層。取芯技術(shù)尚不成熟，表現(xiàn)為:大多沿用完整及硬巖地層的鉆探取芯鉆具，在鉆進(jìn)取芯過(guò)程中，巖芯易擠出、易脫落、易沖蝕、易溶蝕，造成巖芯采取率較低，無(wú)法滿足環(huán)境科學(xué)鉆探對(duì)巖芯采取率的要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于，主要為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)在鉆進(jìn)取芯過(guò)程中，巖芯易擠出、易脫落、易沖蝕、易溶蝕，造成巖芯采取率較低，無(wú)法滿足環(huán)境科學(xué)鉆探對(duì)巖芯采取率的要求的問(wèn)題。而提供一種用于環(huán)境科學(xué)鉆探的三重管鉆進(jìn)取芯鉆具。
[0004]技術(shù)方案
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型采用以下的技術(shù)方案:
[0006]本實(shí)用新型的一種用于環(huán)境科學(xué)鉆探的三重管鉆進(jìn)取芯鉆具，其特征是在于，它由階梯式側(cè)噴鉆頭、抓簧卡芯裝置、單動(dòng)三重管機(jī)構(gòu)、射流分水懸浮機(jī)構(gòu)四部分組成:所述階梯式側(cè)噴鉆頭采用階梯形狀及側(cè)面設(shè)計(jì)有水孔，階梯式側(cè)噴鉆頭內(nèi)臺(tái)階與內(nèi)管靴底部間隙可通過(guò)調(diào)節(jié)螺母進(jìn)行調(diào)節(jié)，以控制通過(guò)鉆頭側(cè)面通水孔的水量；
[0007]所述抓簧卡芯裝置的取芯抓簧安裝在階梯式側(cè)噴鉆頭和內(nèi)巖芯管包括鋼制內(nèi)管及塑料巖芯護(hù)管之間。抓簧卡芯裝置可在提鉆時(shí)卡取巖芯；
[0008]所述單動(dòng)三重管機(jī)構(gòu):由外管、鋼制內(nèi)管和塑料巖芯護(hù)管及單動(dòng)裝置組成。由外管接頭通過(guò)絲扣連接鉆鋌，外管接頭分內(nèi)部和外部分別連接中心軸和外管。其內(nèi)部連接為:夕卜管接頭內(nèi)部和中心軸絲扣連接，軸承座通過(guò)兩盤軸向推力球軸承懸掛在中心軸的臺(tái)階上，軸承座和分水接頭絲扣連接，分水接頭鋼制內(nèi)管絲扣連接，鋼制內(nèi)管和內(nèi)管靴絲扣連接，塑料巖芯護(hù)管安裝在鋼制內(nèi)管、分水接頭和內(nèi)管靴之間，抓簧安裝在內(nèi)管靴和抓簧支管之間，鋼制內(nèi)管間隙套裝在塑料巖芯護(hù)管外面保護(hù)塑料巖芯護(hù)管不受力變形；其外部連接為:夕卜管接頭外部和外管絲扣連接，外管和階梯式側(cè)噴鉆頭絲扣連接。單動(dòng)是指鉆進(jìn)取芯時(shí)，外管接頭、外管和階梯式側(cè)噴鉆頭廻轉(zhuǎn)加垂直運(yùn)動(dòng)鉆取巖芯，而軸承座、分水接頭、鋼制內(nèi)管、塑料巖芯護(hù)管、抓簧支管、抓簧和內(nèi)管靴通過(guò)兩盤軸向推力球軸承隔斷廻轉(zhuǎn)動(dòng)力，只作垂直運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)外部單動(dòng)，內(nèi)部不轉(zhuǎn)動(dòng)，避免了巖芯被扭轉(zhuǎn)變形破損。
[0009]所述射流分水懸浮機(jī)構(gòu):本實(shí)用新型在鉆進(jìn)時(shí)，鉆井液通過(guò)噴嘴向下形成射流進(jìn)入承噴腔，再經(jīng)過(guò)分水孔、鋼制內(nèi)管和外管之間的間隙、階梯式側(cè)噴鉆頭側(cè)面通水孔進(jìn)入孔底冷卻鉆頭并攜帶鉆肩。之后通過(guò)鉆具與孔壁之間的間隙向上返回地表；由于射流作用，在承噴腔中形成負(fù)壓，在負(fù)壓的作用下，塑料巖芯護(hù)管中的鉆井液經(jīng)回水閥頂開(kāi)鋼球進(jìn)入回水孔并向上流動(dòng)形成懸浮力，對(duì)其中的巖芯產(chǎn)生懸浮作用，從而減少巖芯垂直向上進(jìn)入塑料巖芯護(hù)管的阻力。
[0010]所述的一種用于環(huán)境科學(xué)鉆探的三重管鉆進(jìn)取芯鉆具，其特征在于:所述階梯式側(cè)噴鉆頭采用階梯形狀及側(cè)面設(shè)計(jì)有水孔；階梯式側(cè)噴鉆頭內(nèi)臺(tái)階與內(nèi)管靴底部間隙可通過(guò)調(diào)節(jié)螺母進(jìn)行調(diào)節(jié)，用以控制通過(guò)鉆頭側(cè)面通水孔的水量。
[0011]所述塑料巖芯護(hù)管上部頂在分水接頭的底部；塑料巖芯護(hù)管壓在抓簧支管上部；抓簧支管壓在抓簧的抓簧圈上，抓簧底部座在內(nèi)管靴的內(nèi)臺(tái)階上。組成本實(shí)用新型的抓簧卡芯裝置。
[0012]所述外管接頭分內(nèi)部和外部分別連接中心軸和外管。
[0013]所述軸承座通過(guò)兩盤軸向推力球軸承懸掛在中心軸的臺(tái)階上，軸承座和分水接頭絲扣連接，組成本實(shí)用新型的單動(dòng)裝置。
[0014]所述外管、鋼制內(nèi)管和塑料巖芯護(hù)管組成本實(shí)用新型的三重管機(jī)構(gòu)。塑料巖芯護(hù)管安裝在鋼制內(nèi)管、分水接頭和內(nèi)管靴之間。
[0015]所述噴嘴、承噴腔、分水孔、側(cè)面通水孔、回水閥、鋼球、回水孔組成本實(shí)用新型的射流分水懸浮機(jī)構(gòu)。
[0016]優(yōu)點(diǎn)和效果
[0017]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和效果是:
[0018]本取芯鉆具主要用于環(huán)境科學(xué)鉆探。同樣可適用于湖泊與海洋鉆探、建筑工程勘察鉆探、地質(zhì)礦山勘查鉆探等所遇軟、散、易溶等難取芯地層。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，很好的解決了在上述難取芯地層鉆進(jìn)取芯時(shí)，巖芯易擠出、易脫落、易沖蝕、易溶蝕的問(wèn)題，充分滿足了環(huán)境科學(xué)鉆探對(duì)巖芯采取率的要求。
[0019]本實(shí)用新型已通過(guò)生產(chǎn)性試驗(yàn)，并且已經(jīng)多次用于環(huán)境科學(xué)鉆探。實(shí)踐證明，可有效提高在難取芯地層中的巖芯采取率。其優(yōu)點(diǎn)為:(I)鉆進(jìn)時(shí)，巖芯可直接進(jìn)入塑料巖芯護(hù)管；提鉆后，在地表拉動(dòng)塑料巖芯護(hù)管連同其內(nèi)部的巖芯一同退出鋼制內(nèi)管。塑料巖芯護(hù)管可在鉆進(jìn)取芯過(guò)程和巖芯運(yùn)輸過(guò)程中，很好的保護(hù)巖芯，為下一步的取樣及分析實(shí)驗(yàn)工作奠定基礎(chǔ)。從而保證科研工作的質(zhì)量。(2)本實(shí)用新型在鉆進(jìn)過(guò)程中，可通過(guò)單動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)鉆頭單動(dòng)。從而避免巖芯承受廻轉(zhuǎn)扭力變形。(3)本實(shí)用新型在鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆井液循環(huán)路線如圖6所示，塑料巖芯護(hù)管中的鉆井液向上流動(dòng)形成懸浮力，對(duì)其中的巖芯產(chǎn)生懸浮作用，從而減少巖芯垂直向上進(jìn)入塑料巖芯護(hù)管的阻力。
[0020]本實(shí)用新型經(jīng)試驗(yàn)改進(jìn)后，理論巖芯采取率可達(dá)到100%。現(xiàn)已多次用于環(huán)境科學(xué)鉆探并取得良好的實(shí)用效果。巖芯采取率達(dá)到90%?100%。從而保證了環(huán)境科學(xué)鉆探工程的施工質(zhì)量。
[0021]本實(shí)用新型主要用于環(huán)境科學(xué)鉆探。同樣可適用于湖泊與海洋鉆探、建筑工程勘察鉆探、地質(zhì)礦山勘查鉆探等所遇軟、散、易溶等難取芯地層。具體適用地層為:第四系河流相、湖相和海相沉積地層；風(fēng)成黃土沉積地層；第三系粘土地層；以及石鹽、鉀石巖、光鹵石等固體易溶鹽地層。
【附圖說(shuō)明】
[0022]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0023]圖1是一種用于環(huán)境科學(xué)鉆探的三重管鉆進(jìn)取芯鉆具結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是圖1的A-A向剖視圖；
[0025]圖3是三重管鉆進(jìn)取芯鉆具階梯式側(cè)噴鉆頭、抓簧卡芯裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4是三重管鉆進(jìn)取芯鉆具單動(dòng)三重管機(jī)構(gòu)、單動(dòng)裝置及射流分水懸浮機(jī)構(gòu)、連接及止水機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5是圖4的A-A向剖視圖；
[0028]圖6是一種用于環(huán)境科學(xué)鉆探的三重管鉆進(jìn)取芯鉆具工作原理圖；
[0029]圖7是圖6的A-A向剖視圖。
[0030]其中:1-外管接頭2-中心軸3-外管4-調(diào)節(jié)螺母5-軸承座6-軸向推力球軸承7-噴嘴8-分水接頭9-鋼球10-回水閥11-鋼制內(nèi)管12-塑料巖芯護(hù)管
13-內(nèi)管靴14-階梯式側(cè)噴鉆頭15-側(cè)面通水孔16-抓簧17-抓簧支管18-分水孔19-回水孔20-承噴腔21-水堵22-鉆井液循環(huán)路線。
【具體實(shí)施方式】
[0031]本實(shí)用新型的一種用于環(huán)境科學(xué)鉆探的三重管鉆進(jìn)取芯鉆具，其特征是在于，它由階梯式側(cè)噴鉆頭、抓簧卡芯裝置、單動(dòng)三重管機(jī)構(gòu)、射流分水懸浮機(jī)構(gòu)四部分組成。所述階梯式側(cè)噴鉆頭14采用階梯形狀及側(cè)面設(shè)計(jì)有水孔；階梯式側(cè)噴鉆頭14內(nèi)臺(tái)階與內(nèi)管靴13底部間隙可通過(guò)調(diào)節(jié)螺母4進(jìn)行調(diào)節(jié)，以控制通過(guò)鉆頭側(cè)面通水孔15的水量；所述抓簧卡芯裝置的取芯抓簧安裝在階梯式側(cè)噴鉆頭14和內(nèi)巖芯管包括鋼制內(nèi)管11及塑料巖芯護(hù)管12之間；所述單動(dòng)三重管機(jī)構(gòu):由外管接頭I通過(guò)絲扣連接鉆桿或鉆鋌，外管接頭I內(nèi)部和中心軸2絲扣連接，通過(guò)兩盤軸向推力球軸承6懸掛在中心軸2的臺(tái)階上，從而實(shí)現(xiàn)外管3單動(dòng)，鋼制內(nèi)管11套裝在塑料巖芯護(hù)管12外面保護(hù)塑料巖芯護(hù)管12不受力變形。
[0032]所述的一種用于環(huán)境科學(xué)鉆探的三重管鉆進(jìn)取芯鉆具，其特征是在于，所述階梯式側(cè)噴鉆頭14采用階梯形狀及側(cè)面設(shè)計(jì)有水孔；階梯式側(cè)噴鉆頭14內(nèi)臺(tái)階與內(nèi)管靴13底部間隙可通過(guò)調(diào)節(jié)螺母4進(jìn)行調(diào)節(jié)，用以控制通過(guò)鉆頭側(cè)面通水孔15的水量。
[0033]所述塑料巖芯護(hù)管12上部頂在分水接頭8的底部；塑料巖芯護(hù)管12壓在抓簧支管上部；抓簧支管17壓在抓簧16的抓簧圈上，抓簧16底部座在內(nèi)管靴13的內(nèi)臺(tái)階上。組成本實(shí)用新型的抓簧卡芯裝置。
[0034]所述外管接頭I分內(nèi)部和外部分別連接中心軸2和外管3。
[0035]所述軸承座5通過(guò)兩盤軸向推力球軸承6懸掛在中心軸2的臺(tái)階上，軸承座5和分水接頭8絲扣連接，組成本實(shí)用新型的單動(dòng)裝置。
[0036]所述外管3、鋼制內(nèi)管11和塑料巖芯護(hù)管12組成本實(shí)用新型的三重管機(jī)構(gòu)。塑料巖芯護(hù)管12安裝在鋼制內(nèi)管11、分水接頭8和內(nèi)管靴13之間。
[0037]所述噴嘴7、承噴腔20、分水孔18、側(cè)面通水孔15、回水閥10、鋼球9、回水孔19組成本實(shí)用新型的射流分水懸浮機(jī)構(gòu)。
[0038]參照附圖1?7所示，本實(shí)用新型的一種用于環(huán)境科學(xué)鉆探的三重管鉆進(jìn)取芯鉆具。如圖1所示，本實(shí)用新型由階梯式側(cè)噴鉆頭、抓簧卡芯裝置、單動(dòng)三重管機(jī)構(gòu)、射流分水懸浮機(jī)構(gòu)等四部分組成。本實(shí)用