[發(fā)明專利]一種適用于大口徑地質(zhì)鉆探的繩索取心鉆具

在審

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• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111173467A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王佳亮;彭奮飛;萬步炎
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類號: E21B25/02
• 分類號: E21B25/02
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所(普通合伙) 43108
• 代理人: 烏景瑞

本發(fā)明公開了一種適用于大口徑地質(zhì)鉆探的繩索取心鉆具，包括彈卡定位機構(gòu)和打撈裝置，所述的打撈裝置包括接頭、提拉頭及抓捕機構(gòu)；提拉頭通過圓柱銷與接頭上部鉸接，接頭的下部連接抓捕機構(gòu)；所述的彈卡定位機構(gòu)包括卡爪、壓蓋、卡爪彈簧、壓套、彈性圓柱銷、壓套彈簧、懸掛環(huán)、卡爪支架、下接頭、定位銷軸、鎖銷、鎖銷壓蓋、鎖銷彈簧、圓桿；卡爪通過彈性圓柱銷與卡爪支架連接，卡爪支架的上端設(shè)置有壓蓋，卡爪支架的下端與下接頭連接，卡爪支架與下接頭之間設(shè)置有懸掛環(huán)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，能夠提高內(nèi)管總成打撈和提升過程的可靠性，同時避免在投送過程中卡爪的過度磨損，以滿足大口徑地質(zhì)鉆探作業(yè)的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種適用于大口徑地質(zhì)鉆探的繩索取心鉆具。

背景技術(shù)

隨著我國川藏鐵路、深地空間實驗室、深埋國防工程等超級工程建設(shè)的展開以及鉆探向礦山應(yīng)急救援，海洋基礎(chǔ)工程建設(shè)領(lǐng)域的延伸，大口徑工程地質(zhì)鉆探的應(yīng)用范圍越來越廣。繩索取心鉆進(jìn)技術(shù)具有鉆進(jìn)效率高、對樣品的擾動程度小等優(yōu)點其已在小口徑地質(zhì)探勘領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是大口徑工程勘探與小口徑地質(zhì)勘探相比主要存在以下差異：常規(guī)地質(zhì)勘探其鉆孔直徑通常在75mm至150mm之間，而大口徑工程勘探鉆孔直徑通常在300mm-600mm之間。鉆孔直徑的增大在增加鉆獲巖心樣品數(shù)量的同時也使得鉆具的整體重量（鉆具本身重量與所獲巖心樣品重量之和）顯著增加。常規(guī)地質(zhì)勘探鉆具的矛頭結(jié)構(gòu)在打撈與提升的過程中為受力集中點。隨鉆具整體質(zhì)量的增加，其矛頭強度失效的風(fēng)險增大，發(fā)生潛在鉆探事故的幾率升高。常規(guī)繩索鉆具在投放時其彈卡板在彈簧力的作用下抵在鉆桿的內(nèi)表面上向下滑行，導(dǎo)致在投放過程中彈卡板的非正常磨損現(xiàn)象嚴(yán)重，且在深孔鉆進(jìn)作業(yè)時尤為突出。彈卡的張力來自于彈簧力，為提高定位的可靠性，通常需要提高彈簧的剛度，這也意味著加劇了投放過程中彈卡板的磨損程度。此外，在打撈操作時常規(guī)繩索取心鉆具通常是依靠提拉與矛頭連接的收卡筒使其沿軸向移動一段距離，使與之聯(lián)動的彈卡板實現(xiàn)收縮。這種收卡方式要求彈卡板與外管總成中的彈卡檔頭之間必須具足夠的串動間隙，當(dāng)在破碎復(fù)雜地層鉆進(jìn)時彈卡板與彈卡檔頭容易發(fā)生頂死現(xiàn)象，造成無法順利收卡，增加卡鉆事故的風(fēng)險。目前大口徑工程勘探的繩索取心鉆具主要是在沿用常規(guī)繩索取心鉆具結(jié)構(gòu)形式的前提下擴大結(jié)構(gòu)尺寸為主，其尚未完全發(fā)揮繩索取心鉆進(jìn)技術(shù)的優(yōu)勢，工作可靠性及穩(wěn)定性下降。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、可靠性高、通水性好的適用于大口徑地質(zhì)鉆探的繩索取心鉆具。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種適用于大口徑地質(zhì)鉆探的繩索取心鉆具，包括彈卡定位機構(gòu)和打撈裝置，所述的彈卡定位機構(gòu)包括多個卡爪、 壓蓋、卡爪彈簧、壓套、彈性圓柱銷、壓套彈簧、懸掛環(huán)、卡爪支架、下接頭、定位銷軸、鎖銷、鎖銷壓蓋、鎖銷彈簧及圓桿；卡爪支架側(cè)壁上設(shè)有多個通孔，每個通孔處鉸接一個卡爪，卡爪的定位面從通孔伸入卡爪支架內(nèi)，卡爪中部與卡爪支架之間設(shè)有卡爪彈簧，卡爪支架的上端設(shè)有壓蓋，卡爪支架的下部設(shè)置有懸掛環(huán)，卡爪支架的下端與下接頭連接；所卡爪支架下部位于下接頭內(nèi)；卡爪支架的內(nèi)孔中設(shè)有壓套，壓套的上部位于壓蓋的中心孔內(nèi)，壓套中部凸緣，凸緣能夠與卡爪的定位面接觸，實現(xiàn)卡爪的旋轉(zhuǎn)，卡爪的下部還設(shè)有用于限制卡爪轉(zhuǎn)動角度的限位面；凸緣的底面與卡爪支架之間設(shè)有壓套彈簧；壓套中心孔的下部設(shè)置有定位銷軸；下接頭側(cè)壁上設(shè)有一通孔，下接頭內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有一盲孔，通孔與盲孔同軸；所述的鎖銷一端置于通孔內(nèi)，另一端置于盲孔內(nèi)，鎖銷的另一端與盲孔底部之間設(shè)有鎖銷彈簧；通孔的外端設(shè)有螺紋，與鎖銷壓蓋螺接；鎖銷壓蓋中心處設(shè)有通孔Ⅱ，圓桿穿過通孔Ⅱ與鎖銷連接；所述的鎖銷的中部設(shè)有通槽，通槽的垂直于彈簧中心線的側(cè)壁上設(shè)有復(fù)位塊，定位銷軸下部穿過通槽，定位銷軸下部設(shè)有復(fù)位槽，復(fù)位塊能嵌入復(fù)位槽內(nèi)能對定位銷軸限位；

所述的打撈裝置包括接頭、提拉頭及抓捕機構(gòu)；提拉頭通過圓柱銷與接頭上部鉸接，接頭的下部連接抓捕機構(gòu)；所述的抓捕機構(gòu)下端能夠與多個卡爪的上端咬合。

上述的適用于大口徑地質(zhì)鉆探的繩索取心鉆具中，所述的壓套中部凸緣為上大下小的圓錐形。