[其他]绳索取芯钻具的功能机构

说明书

本发明为绳索取芯钻具的打捞定位机构、可调式到位报信机构和可调式岩芯堵塞报信机构。

当绳索取芯钻具从地面拉起（或往地面拖放）时，由于取芯器和打捞器长度较大，钻具重力所造成的弯矩，有时可使矛头从打捞器中脱出，造成钻具脱落，有时则造成打捞钩或捞矛头单动轴的弯曲或损坏。增设矛头绞链机构可避免上述事故的发生。现有的矛头绞链机构采用弹簧卡槽定位方法，矛头只能在钻具轴所在的一个平面内转动±90°，其转动自由度小，且工作时定位不可靠。

现有的弹卡机构使用扭转弹簧以提供张力，使弹卡张开定位。使用这种扭转弹簧，结构简单。由于扭转弹簧必须给予弹卡足够大的张力，并能承受较大的应力变化，因此，它应具有较大的刚度和韧性。然而，受可容空间所限，弹簧的圈数不能多，直径不能大，因而其抗疲劳性差，使用寿命短。一旦扭转弹簧在钻进过程中损坏，将使钻具失去定位，导致绳索取芯钻具失去取芯能力。结果，不但因被迫打捞钻具或提钻而降低工效，还由于所采岩、矿芯的减少而影响工程质量。

现有绳索取芯钻具的到位报信机构有阀杆式和球阀式。钻具到位后水路被堵，使泵压升高，从而达到报信目的。钻进不同孔深地段所需的报信压力随孔深而改变。然而，这两种到位报信机构不但结构较复杂，易出故障，工作不可靠，报信压力也不易调整。

弹性阀片式岩芯堵塞报信机构在岩芯堵塞时，阀片轴向被压缩，径向则膨大，以致部分或全部堵塞内外管间的环状液流断面，使泵压升高而报信。这种岩芯堵塞报信机构动作灵敏，报信可靠。为适应钻进不同地层的需要，报信时岩芯堵塞所造成的阀片轴向压力应有较大的调整范围。现有的弹性阀片式岩芯堵塞报信机构在调整报信轴向压力时须拆开钻具，改变阀片的组合方式或更换不同弹性的阀片，因而调节困难。此外，采用此种结构，不能进行压力的连续调整。

本发明的任务就是要：增加捞矛头弯曲的自由度和定位的可靠性，使它除了能与钻具轴线弯曲±90°外，还能绕轴线任意旋转;去掉抗疲劳性差的扭转弹簧，采用圆柱压缩弹簧和圆锥杆，使弹卡定位可靠，并以此提高打捞成功率，设计易调整的节流式到位报信机构，设计易调整的弹性阀片式岩芯堵塞报信机构。

为解决以上任务，本发明作如下设计：

如图1所示，捞矛头（1）和矛头座（3）通过销（5）绞链连接。矛头座（3）和圆锥杆（11）通过销（7）和长孔（8）相联接。两片弹卡（17）通过弹簧销（18）装在弹卡架（12）内，弹卡架（12）与簧座（19）通过卡环（20）相联接。弹簧（10）为圆柱状压力弹簧。它套在圆锥杆（11）上，装在弹卡架（12）内，一端与簧座（19）的内环状底面（9）相接触，另一端则压在圆锥杆（11）的锥头环状端面（14）上，在弹簧（10）的作用下，圆锥杆（11）的锥头（16）挤向两片弹卡（17）之间，使其向外张开，一旦弹卡（17）张开到位，圆锥杆（11）的锥头圆柱（15）即可进入两片弹卡（17）间并将其锁住，使弹卡（17）不能合拢。

如图2所示，当捞矛头（1）从回收管（13）内拉出，矛头座（3）带动圆锥杆（11）上移，使锥头（16）和锥头圆柱（15）从两片弹卡（17）间退出，并压缩圆柱弹簧（10）。继续拉动捞矛头（1），则矛头座（3）的环状端面（6）碰到回收管（13）的环状底面（4），带动后者上移，弹卡（17）在回收管（13）的斜面（21）作用下得以合拢，钻具便可拉起。捞矛头（1）从回收管（13）拉出后，以销（5）为轴可转动±90°，并能以钻具轴线（2）为轴任意转动。图2所示的捞矛头（1）在从回收管（13）拉出后，不仅以销（5）为轴转了90°，且以钻具轴线（2）为轴相对图1转了一角度。

以上结构不但增加了捞矛头的自由度，而且提高了其定位的可靠性。圆柱压力弹簧和圆锥杆所组成的弹卡自锁结构，不仅保证了弹卡定位的可靠性，而且提高了弹簧的使用寿命。

本发明设计了可调节流式到位报信机构。此机构如图3所示，由弹卡架（12）上的通水孔（22）、套（25）、键（24）和卡簧圈（23）等组成。套（25）与回收管（13）丝扣联接，当钻具投放到位，悬挂环（26）坐于座环（27）上切断内外管间的环状液流断面时，冲洗液被迫通过弹卡架（12）上的通水孔（22），经悬挂接头（28）、通水孔（29），绕过悬挂环（26），回到下部液流环状断面。

液流断面突然改变处，液流压力增长计算公式为：

P＝ξ (V²)/(2g) γ，Pa……（1）

式中：P-压力增长，Pa;

ξ-局部压力增长系数;

V-液体流速，m/s;