[實用新型]一種潛孔沖擊錐

有效

• 申請號: 201520581225.0
• 申請日: 2015-08-05
• 公開（公告）號: CN204827219U
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發明（設計）人: 任良治
• 申請（專利權）人: 重慶市地質礦產勘查開發局208水文地質工程地質隊
• 主分類號: E21B4/06
• 分類號: E21B4/06
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 譚小容

技術領域

本實用新型屬于地質鉆探工程領域，具體涉及一種潛孔沖擊錐。

背景技術

目前，地質鉆探領域常用的鉆孔裝置主要有三種：

(一)偏心潛孔錘跟管系統

原理：根據偏心機構原理，依靠一只導向鉆頭帶動一只偏心擴孔器，在潛孔錘的沖擊作用下，導向帶動偏心擴孔器進行擴孔，使孔徑比套管外徑稍大，套管隨鉆頭同步跟進保護孔壁。

優點：鉆頭可伸出套管外鉆進，套管可同步跟進，能鉆進較硬巖層，遇大轉石可直接鉆進并同步跟進套管。

存在問題：一是鉆頭需伸出套管外鉆進，如要將鉆具提出孔外，必須反向旋轉鉆具，通過伸縮機構將外鉆頭縮回套管內才能提出。由于鉆孔內工作環境復雜，細砂顆粒經常卡住伸縮機構，導致其失靈，致使外鉆頭不能縮回套管內。這樣，只有將套管全部撥出，導致全孔報廢，損失巨大。二是鉆進過程中需全孔排渣，當鉆孔較深時，排渣困難，鉆進效率降低或不能鉆進。

(二)同心潛孔錘跟管系統

原理：潛孔錘內鉆頭沖擊破碎巖層，內鉆頭通過撞擊外鉆頭臺肩帶動外鉆頭破碎巖層，外鉆頭通過柱銷和連接套與套管連接，套管隨外鉆頭同步跟進。內外管的回轉運動是通過浮動機構帶動雙管同時回轉而實現的。

優點：克服了偏心跟管鉆具偏心機構的部分缺點，跟進深度有所增加。能鉆進較硬巖層，遇大轉石可直接鉆進并同步跟進套管。

存在問題：一是使用成本高。耗材的加工成本增加，每套增加成本500元以上。同心套必須留在孔內并報廢，每孔增加成本300元以上。如按每孔30米深度計算，每米增加成本30元以上，沒有市場競爭力。二是其套管與管腳之間的連接方式不合理，強度不夠，在套管應力集中部位容易出現拉裂，導致孔內事故。三是鉆進過程中需全孔排渣，當鉆孔較深時，排渣困難或從套管外排渣，導致鉆進效率降低或不能鉆進。

(三)松散砂礫層沖擊鉆具

國家知識產權局于1993年5月19日公告了由長沙中南基礎工程總公司第十工程處申請的“松散砂礫層沖擊鉆具”專利，專利號為92217614.0。

原理：由重錘、套管、管靴、錐形鉆頭組成。錐形鉆頭與管靴、管靴與套管均用螺紋連接，鉆桿穿過重錘中心的大通孔與套管用螺紋連接。在地面用卷揚機提升重錘到一定高度后放下，利用重錘的自重讓其下落并沖擊套管上部，套管將沖擊力傳遞給管靴，管靴帶動錐形鉆頭鉆進巖層。

優點：結構簡單，操作簡便，無易損件，使用成本低，不需排渣。

存在問題：一是遇較大塊石則不能鉆進。二是在地面用重錘沖擊，孔內無導向，容易造成鉆孔偏斜。三是錐形鉆頭與管靴用螺紋連接，一旦拆出錐頭，則不能再重新連接，不可能再跟管鉆進，局限性很大。四是錐形鉆頭拆卸要向孔內投送專用鉆桿完成，當鉆孔較深時，偏斜量大，專用鉆桿不能與錐形鉆頭的絲扣有效連接，可能造成拆卸失敗而導致全孔報廢。當鉆孔較淺時，套管與孔壁的摩擦力不夠，使得套管與錐形鉆頭一起轉動，則不能拆下錐形鉆頭。只要錐形鉆頭不能順利拆出，則套管與孔底的通道不能打開，造成該孔報廢。五是重錘在地面沖擊，孔內鉆具和套管的彈性會吸收沖擊能量，當鉆孔逐漸變深時，到達套管底部的沖擊能量變得越來越小，受井壁摩擦力的影響，跟管速度逐漸緩慢或無法繼續跟管。六是在跟管井段不能取芯取樣。

實用新型內容

本實用新型的目的是解決鉆孔穿越砂礫石地層、流砂地層、石灰巖溶洞地層的技術難題，提高鉆進效率，降低施工成本，有效避免鉆孔報廢，確保跟管井段順利取芯取樣。

為此，本實用新型所采用的技術方案為：一種潛孔沖擊錐，包括鉆桿、內置沖錘的沖擊器、套管，所述鉆桿的下端與沖擊器的上端通過螺紋連接，所述套管設置在沖擊器外，在套管內還設置有沖擊錐和沖擊靴，所述沖擊錐的上部伸入沖擊器內與沖擊器通過花鍵相連，并通過安裝在豎直條形孔內的插銷鎖定，使沖擊錐能相對沖擊器在一定范圍內上下移動；所述沖擊錐的上部設置有“L”形的通氣孔，沖擊錐的中部帶有臺階，在所述臺階上開有上下貫通并呈圓周均布的消氣孔，沖擊錐的底部帶有錐形頭；所述沖擊靴位于沖擊錐的下方并與套管螺紋連接，沖擊靴的下端呈錐形并伸到套管外，在沖擊靴內開有供沖擊錐下部通過的通道，且錐形頭的錐度角α與沖擊靴下端的錐度角相等，且α為90～120°；當所述臺階壓在沖擊靴的頂部時，錐形頭的錐面正好與沖擊靴下端錐面共面。