[實用新型]帶壓干鉆取心鉆頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320148398.4
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN203285340U
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張廣清
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（北京）
• 主分類號: E21B10/02
• 分類號: E21B10/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種巖土工程巖樣取心鉆頭，特別是一種帶壓干鉆取心鉆頭。

背景技術(shù)

在巖土工程和石油工程中，巖石力學(xué)性質(zhì)是工程設(shè)計最基本的數(shù)據(jù)，往往要通過大量力學(xué)實驗獲得工程巖石的力學(xué)參數(shù)，而巖樣的鉆取是整個過程的第一步，也是影響實驗數(shù)據(jù)有效性的第一步，由此引出一個問題：取心過程一定包含損傷，這些損傷對后期參數(shù)測量有一定的影響，對于一些堅硬或高強度巖石，這一影響可以忽略不記，而對于一些弱膠結(jié)、層狀或裂縫性巖石，取心成功率極低，即便獲得完整的巖心，損傷的影響對巖石性質(zhì)的改變亦很顯著。

實用新型內(nèi)容

本實用新型即針對上述缺陷提供一種解決取心過程因軸向壓力釋放以及巖心圓柱壁面與鉆頭壁面摩擦引起巖心損傷的帶壓干鉆取心鉆頭。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的第一方面提供一種帶壓干鉆取心鉆頭。

按照本實用新型第一方面的帶壓干鉆取心鉆頭包括鉆頭柱、活塞、彈簧，其中彈簧嵌入鉆頭柱內(nèi)部，彈簧上端與鉆頭柱內(nèi)表面接觸，彈簧下端與活塞相連，鉆頭柱上包括注液口和排液口。

優(yōu)選的是，所述活塞的數(shù)量為至少兩個。

優(yōu)選的是，所述帶壓干鉆取心鉆頭的活塞包括活塞A和活塞B。

優(yōu)選的是，所述帶壓干鉆取心鉆頭還包括旋轉(zhuǎn)接頭。

優(yōu)選的是，所述活塞A的上部與彈簧相連。

優(yōu)選的是，所述活塞B下端與所述旋轉(zhuǎn)接頭相連。

優(yōu)選的是，所述活塞A與所述活塞B之間構(gòu)成液壓腔。

優(yōu)選的是，所述活塞B的側(cè)面與鉆頭柱內(nèi)表面配合。

優(yōu)選的是，所述活塞B的側(cè)面與鉆頭柱內(nèi)表面的配合方式為間隙配合。

優(yōu)選的是，所述活塞B的側(cè)面與鉆頭柱內(nèi)表面的配合方式為過渡配合。

優(yōu)選的是，所述活塞A與彈簧構(gòu)成限壓裝置，所述限壓裝置使液壓腔內(nèi)滿足一定壓力，并將該壓力施加到活塞B上，繼而將該壓力傳遞至巖心。

優(yōu)選的是，所述鉆頭柱的材料為45#鋼。

優(yōu)選的是，所述鉆頭柱的材料為合金鋼。

優(yōu)選的是，在鉆頭柱外壁面上設(shè)有刻度線。

優(yōu)選的是，所述鉆頭柱底端與鉆頭連接。

優(yōu)選的是，所述鉆頭包括鉆頭齒。

優(yōu)選的是，所述旋轉(zhuǎn)接頭包括旋轉(zhuǎn)部分和非旋轉(zhuǎn)部分。

優(yōu)選的是，所述旋轉(zhuǎn)接頭的旋轉(zhuǎn)部分與活塞B接觸。

優(yōu)選的是，所述旋轉(zhuǎn)接頭的非旋轉(zhuǎn)部分與巖心接觸。

優(yōu)選的是，所述活塞A的材料為45#鋼。

優(yōu)選的是，所述活塞B的材料為45#鋼。

優(yōu)選的是，所述彈簧的材料為合金彈簧鋼絲。

優(yōu)選的是，所述彈簧的材料為60Si₂Mn。

本實用新型第一方面的帶壓干鉆取心鉆頭的工作方式是：將液體從注液口注入液壓腔，使液壓腔內(nèi)注滿液體，然后關(guān)閉注液口，在液壓作用下活塞B推動旋轉(zhuǎn)接頭與巖石接觸；推動鉆頭向下壓，并旋轉(zhuǎn)切削巖石，此時隨著鉆頭柱下壓，鉆頭內(nèi)液壓腔的內(nèi)壓力升高，同時，液壓腔的內(nèi)壓推動活塞A向上移動，彈簧阻礙活塞A的移動；當(dāng)液壓腔內(nèi)的壓力達到預(yù)定值時，活塞A在液壓作用下向上移動并壓縮彈簧，且彈簧的變形量超過一定限度，活塞A的下端退回至排液口以上時，液壓腔內(nèi)的液體從排液口排出；此時，液壓腔內(nèi)的壓力下降，活塞A下端所受的液體內(nèi)壓降低，在彈簧彈力和液體內(nèi)壓的壓力差作用下，活塞A向下運動，從而使液壓腔內(nèi)的液體內(nèi)壓恢復(fù)到一定值，并促使活塞B推動旋轉(zhuǎn)接頭壓住巖心，此后，繼續(xù)推動鉆頭向下壓并旋轉(zhuǎn)切削巖石。

鉆頭下壓過程中，鉆頭內(nèi)液壓腔的內(nèi)壓再次升高，推動活塞A向上移動并高于排液口，液壓腔內(nèi)的液體排出，液壓腔內(nèi)壓下降，活塞A向下運動，液壓腔封閉并保證一定壓力促使活塞B推動旋轉(zhuǎn)接頭與巖心接觸。

帶壓干鉆取心鉆頭如上述過程反復(fù)循環(huán)，不斷推動鉆頭柱向下壓，并旋轉(zhuǎn)切削巖心，每次取心完成后，可通過注液口注入液體，液壓腔工作時為密封狀態(tài)。

本實用新型第一方面提供的帶壓干鉆取心鉆頭可避免對巖心的損害，取心成功率高，對于現(xiàn)場勘測和實驗室研究數(shù)據(jù)的提取均具有很強的必要性。

本實用新型第一方面所提供的帶壓干鉆取心鉆頭的技術(shù)方案包括上述各部分的任意組合，上述各部分組件的簡單變化或組合仍為本實用新型的保護范圍。

本實用新型的第二方面還提供一種帶壓干鉆取心方法，其包括如下步驟：

a.通過注液口向鉆頭柱液壓腔內(nèi)注滿液體；

b.將注液口封閉；

c.推動活塞B使之與旋轉(zhuǎn)接頭接觸；

d.推動旋轉(zhuǎn)接頭與巖石接觸；

e.朝向巖石基巖方向壓下鉆頭；

f.轉(zhuǎn)動鉆頭柱對巖石進行切削；