[发明专利]大口径煤层气取芯钻具

说明书

技术领域

本发明涉及探矿用钻具，特别涉及一种大口径煤层气取芯钻具。

背景技术

目前常用的取芯钻具主要有绳索取芯钻具于单双管取芯钻具，它的任务是获取真实准确的岩心样品，以便客观地评价所勘探的矿产资源储量情况。以上所述钻具的结构通常较复杂，设备维护或保养不方便。如专利公开号为CN1049542公开的绳索取芯钻具，它包括捞矛头、弹卡挡头、回收管、弹卡架、轴承座、卡簧座、钻头等组成，该钻具主要是根据空心圆柱弹性体轴向受压时，其轴向长度减小，直径变大，用一个较长的弹性体和一个内径稍大于弹性体外径的套，调整套的位置，使弹性体部分进入套中或从套中完全退出，以调整弹性体可产生径向变形的自由面长度，从而改变所需压力的办法，实现对岩芯堵塞报信压力的调节。这种调节方式对作业员的专业技术要求高，且费时费力，在工作现场很难进行，拆装钻具的工艺也比较复杂。

专利公开号为CN101215959A公开了一种双管强制取芯钻具，它的活塞壳体内设有活塞，活塞上部装有销阀，活塞下部设有活塞出水孔，活塞出水孔、滑阀、岩粉管连接、岩芯管连接、长心筒依次连接，内钻头短接的上部为锥形。在钻进过程中既可以主动卡紧岩芯，又可借助过滤器、岩粉导管、岩粉管等装置获取岩粉，从而提高采芯率。该双管强制取芯钻具一定程度上提高了采取率与准确率，但是该钻具设备适用性较局限，在钻进过程中需要借助过滤器、岩粉导管、岩粉管等装置获取岩粉，功能不齐全，没有做到一体化。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种大口径煤层气取芯钻具，拆装钻具方便，并且大大提高了采取率与准确率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

大口径煤层气取芯钻具，包括外管总成与内管总成，所述内管总成套装在外管总成的内部；

所述外管总成包括弹卡挡头、弹卡室、第一外管、扶正接头、第二外管与钻头，所述第一外管与第二外管通过扶正接头相连，弹卡挡头设置在最外端，与内部的弹卡室相连；所述弹卡室与第一外管之间设置座环，所述第二外管的末端连接钻头；

所述内管总成由打捞机构、弹卡机构、悬挂机构、调节机构、缓冲机构、单动机构及容纳与卡取岩芯机构依次连接构成，所述容纳与卡取岩芯机构包括内管、挡圈、卡簧与卡簧座组成。

进一步，所述外管总成的钻头的内侧与第二外管的接触处设置扶正环。

所述打捞机构由捞矛头、捞矛座、回收管等组成，其作用是当提取岩芯时，打捞器上的打捞钩抓住捞矛头，提升时迫使回收管压迫弹卡合拢，从而脱离弹卡挡头的限制，进入回收管内。此时内管总成处于自由状态，可以被提出孔外。

所述弹卡机构由弹卡架、弹卡、弹卡挡头和弹卡室等件组成，所述弹卡连接在弹卡座上，所述弹卡架上设置所述弹卡座；

其作用是内管总成进入外管总成后，弹卡借助弹簧的弹力张开，从而贴在弹卡室的内壁上，上部受弹卡档头的限制，在钻进时内管总成不会向上窜动。

所述悬挂机构由座环和悬挂环组成，其作用是当内管总成到位后，悬挂环坐落在座环上，从而保证卡簧座与钻头内台阶之间有一定的距离，以便外管单动灵活。

所述调节机构由螺母、调节接头和弹簧套等组成，其作用是调节内管总成中卡簧座与钻头内台阶之间的间隙，最大调节范围为20mm，保证其间隙量为2-3mm。

所述缓冲机构由弹簧及碟簧套等件组成，其作用是在卡取岩芯时，起缓冲作用来保护内管和卡簧座。

所述单动机构由轴、轴承座、轴承和轴套等部件组成，其作用是分离内管和外管，通过两推力轴承，实现钻具单动，内管相对外管静止。

所述容纳与卡取岩芯机构由内管、挡圈、卡簧和卡簧座等部件组成，其作用是容纳和卡取岩芯。

所述卡簧座、内管和内管总成的上部连接必须同轴，内管应光滑平直，不得有弯曲或局部出现凹坑等现象。

其中，所述外管总成装配过程是：首先，连接变径接头和弹卡接头；然后，放入座环连接短内管；再连接扶正接头；接着，连接短内管；最后，连接钻头，所述钻头内放入扶正环。

所述外管总成的所有螺纹连接处，要涂抹扣油并使用钻机大钳拧紧。

进一步，该钻具还包括打捞器部分，由打捞机构、送入机构与安全脱卡机构组成。

打捞器是绳索取芯钻具中必不可少的专用工具，具备打捞，送入和安全脱卡等功能，其结构和工作原理如下：

(1)打捞机构

由打捞钩、捞钩架和重锤等部件组成。捞取岩芯时，将打捞器放入钻杆内，靠重锤作用快速下降，到达内管总成上端时，打捞钩抓住矛头，从而将内管总成提升到地面。

(2)送入机构