[發明專利]一種適用于海底鉆機的工程勘探繩索取心鉆具

在審

• 申請號: 201810730366.2
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN108625807A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 王佳亮;萬步炎;彭奮飛;黃筱軍
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: E21B25/00
• 分類號: E21B25/00;E21B25/18
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

本發明公開了一種適用于海底鉆機的工程勘探繩索取心鉆具，包括外管總成和內管總成，外管總成包括依次連接的彈卡檔頭、彈卡室、外管、擴孔器和鉆頭；內管總成包括撈矛頭、彈卡定位機構、彈卡支架、單動機構、內管接頭、回水球閥、內管及巖心襯管；撈矛頭與彈卡定位機構連接，彈卡定位機構與彈卡支架連接；彈卡支架側壁上設有懸掛環，懸掛環置于外管內壁上的座環上；彈卡支架與單動機構連接，單動機構與內管接頭連接，內管接頭的下端與內管的上端連接，巖心襯管設置在內管中；單動機構包括心軸、套管端蓋、上傳力卡套及下傳力卡套；本發明的單動性能穩定、軸承定心效果好、對土樣的擾動程度小、打撈內管總成時不易卡死。

技術領域

本發明涉及一種繩索取心鉆具，尤其是涉及一種適用于海底鉆機的海底工程勘察繩索取心鉆具。

背景技術

海底油氣資源的開發與利用已經成為世界各國未來資源戰略的一個新熱點。在海底油氣井場及鉆井平臺等海洋基礎工程建設的前期勘察過程中，通過鉆探手段是獲取工程地質樣品最直接的方法。目前使用的繩索取心鉆具主要是針對陸域巖心鉆機和位于海面鉆探船甲板上的海上鉆機使用，其結構形式通常采用內管超前形式，由2副單向推力球軸承實現內管總成的單動，并配合帶彈簧片的卡簧實現樣品的卡取。而海底鉆機是將所需的內管總成通過位于鉆機本體上的鉆桿庫全部帶入水下后再進行海底取心作業，待全部取心作業工作完畢后，再將全部內管總成隨鉆機一起提升至配套母船甲板，其在水下工作時間長。現有的常規鉆具主要存在以下問題：鉆具內管總成單動性能差且無定心功能、現有結構欠考慮海水腐蝕效應，對上部軸承的防護性能差、鉆進時由于上部軸承持續承壓容易造成軸承失效、鉆具內管與外管懸掛定位組件容易卡死造成打撈困難、卡心機構對樣品擾動程度大、塑料巖心襯管無法定心，在硬質土樣壓入取心時，土樣擠壓進襯管和內管的環狀間隙之間，使襯管產生塑性變形導致抽取困難等實際問題。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種內管總成單動性能好、卡心機構對樣品擾動程度小，且能夠防止內管與外管懸掛定位機構組件卡死的適用于海底鉆機使用工況的工程勘探用繩索取心鉆具。

本發明采用的技術方案是：一種適用于海底鉆機的工程勘探繩索取心鉆具，包括外管總成和內管總成，所述的外管總成包括依次連接的彈卡檔頭、彈卡室、外管、擴孔器和鉆頭；所述的內管總成包括撈矛頭、彈卡定位機構、彈卡支架、單動機構、內管接頭、回水球閥、內管及巖心襯管；撈矛頭與彈卡定位機構連接，彈卡定位機構置于彈卡室內，彈卡定位機構與彈卡支架連接；彈卡支架側壁上設有懸掛環，懸掛環置于外管內壁上的座環上；彈卡支架與單動機構連接，單動機構與內管接頭連接，內管接頭的下端與內管的上端連接，巖心襯管設置在內管中；

所述的單動機構包括心軸、套管端蓋、上傳力卡套及下傳力卡套；心軸的上端與彈卡支架連接，心軸的下端穿過套管端蓋，心軸的下端設有鎖緊螺母；套管端蓋中心孔為階梯孔，兩端直徑大于中部直徑；套管端蓋上部內孔內芯軸上套裝有上傳力卡套，上傳力卡套與套管端蓋內孔臺階面之間設有雙向推力軸承，套管端蓋內孔上端處設有骨架油封；套管端蓋下部內孔內芯軸上套裝有下傳力卡套，下傳力卡套與套管端蓋內孔臺階面之間設有推力軸承，下傳力卡套與鎖緊螺母之間設有深溝球軸承；所述的內管接頭兩端分別設有內孔，上端的內孔與套管端蓋螺接，該內孔側壁上設有連通該內孔與內管接頭與外管之間腔隙的通孔；內管接頭下端的內孔與巖心襯管的內孔連通，該內孔中設有回水球閥，該內孔側壁上設有連通該內孔和外管與內管接頭之間腔隙的通孔。

上述的適用于海底鉆機的工程勘探繩索取心鉆具中，所述的上傳力卡套為T型結構，上端與心軸凸緣底部接觸，下部與雙向推力軸承的上圈過盈配合；所述心軸與雙向推力軸承的下圈之間設有定位套。

上述的適用于海底鉆機的工程勘探繩索取心鉆具中，內管的下端與超前朱咀連接，所述超前朱咀的內孔的下部設有用于巖心襯管定心的定心柱面及定位臺階，巖心襯管的下端置于超前朱咀的限位臺階上；定位臺階下方的超前朱咀內孔的內側面上設有環形內凹式倒鉤燕尾槽。