[發明專利]采用天然復合泥漿鉆探達到泥衣包裹巖芯的鉆進取芯設備

在審

• 申請號: 201810096937.1
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108166943A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 馬貴生;張延倉;張濤;胡梅生;劉海峰;候欽禮
• 申請（專利權）人: 長江巖土工程總公司（武漢）;長江勘測規劃設計研究有限責任公司
• 主分類號: E21B25/00
• 分類號: E21B25/00;E21B25/08;E21B17/04
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

本發明公開了采用天然復合泥漿鉆探達到泥衣包裹巖芯的鉆進取芯設備。它包括鉆桿、巖芯管，位于巖芯管上部的鉆桿接頭為帶彈珠座的接頭，彈珠座設置于鉆桿接頭內；當止水彈珠設置于彈珠座內時，巖芯管上部被封閉；巖芯管兩端分別連接巖芯管接頭和合金鉆頭，鉆桿一端連接于鉆桿接頭內，鉆桿接頭與巖芯管接頭連接。克服了現有技術砂土巖芯樣品采取率不到70％，且不能保持砂土原狀顆粒級配及結構的缺點；本發明具有砂土巖芯樣品采取率大幅提高、可達100％，采取的砂土巖芯樣品外包裹泥衣，使砂土巖芯樣品保持砂土原狀顆粒級配及結構的優點。

技術領域

本發明涉及砂土巖芯樣品采取技術領域，具體地說它是采用天然復合泥漿鉆探達到泥衣包裹巖芯的鉆進取芯設備；更具體地說它是砂土中采用天然復合泥漿鉆探達到泥衣包裹砂土巖芯的鉆進取芯設備；更具體地說它是實現砂土巖芯樣品采取率大幅提高、可達100％，泥衣包裹砂土巖芯樣品，使砂土巖芯樣品保持砂土原狀顆粒級配及結構的鉆進取芯設備。

背景技術

砂類土是第四系地層中常見的一種松散土，具有呈顆粒狀、無粘結力、在無圍壓條件下易散碎、在水力作用下易形成流砂隨水流動的特點。砂類土層鉆探取芯率不高一直是影響工程鉆探質量的主要問題之一，對一些需要研究砂層微觀結構的工程，現有工藝和方法很難滿足工程要求。

現有砂土巖芯樣品采取技術水平較低，砂層巖芯樣品采取率一直較低，大多在50％以下，影響砂土分層和地質鑒定準確性。

砂土巖芯樣品常常混入泥漿，難以準確判定砂土巖芯樣品的顆粒成分，且在鉆具內反復擾動，取出的砂土巖芯樣品不能反映砂土的原始結構。

發明內容

本發明的目的是提供采用天然復合泥漿鉆探達到泥衣包裹巖芯的鉆進取芯設備，實現砂土巖芯樣品采取率大幅提高、可達100％，砂土巖芯樣品外表面被一層泥衣包裹，并使砂土巖芯樣品保持砂土原狀顆粒級配及結構。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：采用天然復合泥漿鉆探達到泥衣包裹巖芯的鉆進取芯設備，包括鉆桿、巖芯管，其特征在于：位于巖芯管上部的鉆桿接頭為帶彈珠座的接頭，彈珠座設置于鉆桿接頭內；當止水彈珠設置于彈珠座內時，巖芯管上部被封閉；巖芯管兩端分別連接巖芯管接頭和合金鉆頭，鉆桿一端連接于鉆桿接頭內，鉆桿接頭與巖芯管接頭連接；

天然復合泥漿經鉆桿進入巖芯管，沿巖芯管內壁向下流動，抵達鉆頭水口后，經鉆頭水口流出，沿巖芯管外壁與鉆孔孔壁返回地面；

天然復合泥漿由水、膨潤土、蛋白胨干粉、NaOH組成；水：膨潤土：蛋白胨干粉：NaOH等于100：25～40：1.0：0.3～0.75。

在上述技術方案中，沿合金鉆頭周圍均勻開設二條鉆頭水口；每條鉆頭水口高度均為2～3cm，鉆頭水口呈梯形，底部寬度為2cm。

在上述技術方案中，合金鉆頭上鑲焊有四方柱合金，直徑91mm的合金鉆頭鑲焊四方柱合金6～8顆；直徑110mm的合金鉆頭鑲焊四方柱合金8～10顆；合金鉆頭采用正斜鑲鑲焊形式鉆頭，合金鉆頭上的四方柱合金向順時針方向傾斜15°。

在上述技術方案中，水：膨潤土：PW干粉：NaOH等于100：35：1.0：0.6。

本發明具有如下優點：

(1)實現砂土巖芯樣品外表面被一層泥衣包裹，砂土巖芯樣品采取率大幅提高、可達100％，并使砂土巖芯樣品保持砂土原狀顆粒級配及結構，為分析地層的沉積規律，進行韻律分層并分層提出物理力學參數創造了條件，極大地推動了鉆探技術的發展；克服了現有技術砂土巖芯樣品采取率不到70％，且不能保持砂土原狀顆粒級配及結構的缺點；

(2)在巖芯管上部采用帶彈珠座的接頭，提鉆前，向彈珠座內投入止水彈珠，封閉巖芯管上部，使鉆桿內泥漿壓力不能傳遞至巖芯頂面，避免砂土巖芯樣品掉落；

(3)對鉆孔孔壁起到很好的保護作用，避免砂層鉆進過程中經常出現的塌孔現象；