[实用新型]一种适合于浅孔复杂地层钻进的绳索取心钻具

说明书

技术领域

本实用新型涉及钻探工程领域，特别是一种应用于浅孔复杂地层钻进的绳索取心 钻具。

背景技术

近年来，随着城市建设进程的加快，浅孔钻探工作量急剧增加，这就不可避免的遇 到复杂地层。由于目前采用的浅孔取心钻具仍然是冲筒和单管钻具，结构简单，钻遇复杂地 层时取心率低，难以满足规范要求。钻探过程中无法护壁，上层的土样经常受到钻杆柱的敲 击而落入下层，从而导致分层、定位不准确。取心过程中无隔水、保真措施或隔水、保真措施 不力，从而使岩样或者土样受到冲洗液的冲刷和严重的扰动。这些问题都严重影响了工程 地质勘察的准确性，从而影响后续工程的设计与施工，因此研制一种能解决上述问题的浅 孔取心钻具就成为亟需解决的问题。

绳索取心技术是一种不提钻取心技术，目前已广泛应用于岩心钻探施工当中，具 有钻进效率高、岩矿心采取率高、能安全钻穿复杂地层及劳动强度低等特点。现有绳索取心 钻具由内外管总成及打捞器组成，内外管合在一起统称为双管，外管总成包括弹卡挡头、弹 卡室、扩孔器、及钻头，内管总成包括捞矛头、弹卡钳、内管、卡簧、调节机构、扶正机构、悬挂 机构、单动机构、到位报信机构、岩心堵塞报信机构等，打捞器包括连杆、压盖、轴承、打捞机 构、安全脱卡机构等。

岩心钻探中，钻孔深度大，内管、打捞器和脱卡套管可以依靠足够的冲击力保证悬 挂、打捞和脱卡成功，但是在浅孔中由于冲击力不够会出现悬挂、打捞和脱卡失败的问题。 绳索取心钻具的内管长度较长，受浅孔钻机桅杆高度限制不能直接用。绳索取心钻具的到 位报信机构及岩心堵塞报信机构需要依靠足够的冲洗液压力才能工作，而浅孔钻探施工中 使用的泵，压力低，不能满足要求。现有绳索取心钻具口径小且无隔水、保真措施，取样过程 中会对岩（土）样造成冲蚀和扰动，不符合浅孔钻探取样的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适用于浅孔复杂地层钻进的绳索取心钻具，以解决 目前浅孔钻探过程中出现的取心率低、钻孔过程中无法护壁导致孔壁坍塌，土样窜层及隔 水、护心不力问题。

本实用新型的目的是通过如下措施来实现，包括外管总成、内管总成和打捞器；所 述打捞器中采用了连接杆式安全脱卡机构，包含打捞钩、弹性圆柱销、捞钩架、铆钉、弹簧、 连接杆、圆柱销、螺栓及螺母、重锤座和黄铜剪切销，打捞钩通过弹性圆柱销固定于捞钩架 上，弹簧通过铆钉限位于打捞钩尾部的槽口，连接杆一端通过圆柱销与打捞钩尾部的圆孔 连接，另一端用螺栓连接并位于重锤座下部的滑移槽中，螺栓能在滑移槽中上下移动，重锤 座与捞钩架通过黄铜剪切销接并固定；连接杆左右各一个对称分布；所述的内管总成中设 置有加重铅块；打捞器中设置有加重铅柱。

所述内管总成及打捞器中均设置有铅块加重机构。

所述打捞器中的连接杆设计为两端粗，中间细。

所述内管总成中岩心管长度设计为钻杆长度一半或者等于钻杆长度；将岩心管上 的钢球改为树脂球；

所述内管总成的悬挂机构采用了可更换的悬挂环，下悬挂接头的螺纹下部有一段 小径与悬挂环的内径吻合，上悬挂接头通过螺纹连接下悬挂接头并固定悬挂环。

所述内管总成中的扭簧穿过弹性圆柱销，另外两端分别插入两个弹卡上的小孔。

所述的连接杆左右对称分布，夹角为60-90°。

本实用新型提供的浅孔复杂地层用绳索取心钻具，具有如下特点：

1、內管总成中设置加重机构，可保证內管在浅孔中的悬挂定位效果；打捞器中设 置加重机构可保证打捞器在浅孔中依靠自重打捞成功。连接杆式安全脱卡机构能够有效解 决该钻具在浅孔中安全脱卡难题。将连接杆设计为两端粗，中间细的结构可保证该钻具易 于装配与使用。绳索取心钻具的內管和钻杆与孔壁间隙较小，而且整个取样过程中都不需 要提钻，可解决浅孔钻探中的护壁问题。本实用新型能够有效解决绳索取心钻具在浅孔钻 探施工时的适用性问题，并能提高浅孔钻探的作业效率。

2、外管总成中采用超前侧喷钻头能避免岩（土）样受到冲洗液的冲蚀，从而提高岩 （土）样的采取率及减少岩（土）样的扰动。适当增加外管与孔壁之间的间隙，可减少上返钻 井液对孔壁的压力，有利于孔壁稳定；加大内外管之间的间隙可以保证该钻具在遇水易膨 胀的粘性土地层中使用时泵压不至于过高。