[发明专利]一种液压剪切式取样钻具

说明书

技术领域

本发明涉及一种液压剪切式取样钻具，用于海洋和陆地水域等松软地层条件下勘探取样钻探。属于地质、石油、海洋勘探技术领域。 

背景技术

目前，随着资源勘探和科学研究的需要，在海洋和陆地水域等松软地层条件下的取样工作量也日益上升，样品的质量决定了地层及其成分分析研究的准确性和科学性。

常规的取样方式主要采用回转式取样，即钻探设备带动钻杆及取样钻具回转，从而切削地层并提取样品，取样管可以是单筒也可以是双筒，这种方法主要适用于硬地层，用于松软地层条件下易造成样品的扰动、破损和脱落，甚至出现空管现象。

还有一种方法是采用机械加压方式的钻具，其工作原理是通过钻探设备对钻杆施加压力，钻杆再向取样钻具传递压力使取样钻具压入松软地层，但是这种方法容易造成钻杆的弯曲甚至折断等现象，同时其仅能应用在浅地层，在应用中受到很大限制。

现有的各种取样工具在海洋和陆地水域等松软地层条件下普遍存在取样困难、效率低等问题，同时样品常在取样的过程中受到扰动，难以获取高质量的样品。传统的取样钻具存在的另一问题就是取样钻具拆装取样机构的时间长、效率低。因此有必要发明一种新型的取样钻具，解决现有技术中存在的不足，满足取样要求。 

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种能有效解决海洋和陆地水域等松软地层条件下的取样难题并大幅提高样品的质量和取样效率的液压剪切式取样钻具。为实现上述目的本发明采取的技术方案是：一种液压剪切式取样钻具，由取样外管总成及设置在所述取样外管总成内的取样内管总成构成，所述取样外管总成包括：上接头、上扶正器、外管接头、取样外管、下扶正器和钻头，其中，所述上接头、所述上扶正器、所述外管接头、所述取样外管、所述下扶正器和所述钻头由上至下依次排列且相邻各件通过螺纹相连，所述上扶正器内设有座环，所述下扶正器内设有扶正环，所述上接头的上端与所述钻杆螺纹连接；所述取样内管总成包括：具有打捞矛头、进水接头，悬挂环、出水接头的悬挂系统，其中，所述打捞矛头的下部与所述进水接头的上部相连，所述进水接头的下部与所述出水接头的上部螺纹连接且将所述悬挂环夹置地固定在所述出水接头的上端部，所述悬挂环与座环配合；具有导向活塞杆和导向缓冲活塞的导向系统，所述导向活塞杆与所述导向缓冲活塞连接，所述导向活塞杆上有导向槽；以及压入取样管总成，所述压入取样管总成包括悬挂剪切接头、下端有一可形成悬挂支撑面的内凸台的筒状悬挂接头、上端有一凸缘的T形连接套、锁环一、锁环二、密封接头、快速拆装机构、取样内管、取样管靴，其中，所述剪切接头下部与所述悬挂接头螺纹连接，所述连接套的凸缘悬挂在所述悬挂接头的内凸台上，所述锁环一与所述锁环二螺旋锁紧地压在所述悬挂接头的下端部，所述连接套的下部与所述密封接头的上端螺纹连接，所述密封接头的下端与所述快速拆装机构上部相连，所述取样内管的上部通过内管接头连在所述快速拆装机构的下方、下部与所述取样管靴的上部相连，在所述取样内管总成中，所述导向系统和所述压入取样管总成位于所述悬挂系统的下方，所述压入取样管总成可沿取样外管内壁和所述导向系统上下密封滑动，所述取样内管总成通过所述悬挂系统、所述导向缓冲接头、所述座环和所述扶正环与所述取样外管总成进行配合和定位。所述快速拆装机构包括：导向缓冲接头，所述导向缓冲接头上部设有沿其轴向延伸的定位外键槽，下部设有定位键；定位锁母；定位锁键；以及内管接头，所述内管接头上部内侧设有沿其轴向延伸的定位内健槽及与所述定位内健槽贯通环状的悬挂槽，所述定位锁键与所述导向缓冲接头上的所述定位外键槽及所述内管接头上的所述定位内键槽接合，所述导向缓冲接头上的所述定位块与所述内管接头上的所述悬挂槽接合，所述定位锁母与所述定位锁键连接，并与所述导向缓冲接头螺纹连接。所述导向缓冲接头内有凹孔，在压入取样管总成压入取样时与所述导向缓冲活塞配合。在所述取样内管上设置有卸压孔。所述导向缓冲接头上设置有导向键，与所述导向活塞杆上的导向槽相配合。一个或多个剪切销将压入取样管总成与悬挂系统连接。所述剪切销的数量和结构根据地层特性进行调整，优选地，所述剪切销数量为1至3件。

本发明的有益效果是变机械加压为液压加压，压入取样管总成以高速压入地层，提高样品采取率，取样内管总成与取样外管总成实现单动，防止在取样过程中样品收到扰动，提高了样品的质量。压入取样管总成与导向系统和取样外管总成定位及配合准确。通过调整剪切销的数量和结构参数，可适用不同地层特性。同时利用绳索打捞器直接回收取样内管总成，缩短了样品到地面的时间，采用快速拆装机构可有效提高取样机构拆装的速度，大幅提高了取样钻探的效率。