[发明专利]绳索取芯钻具的岩芯堵塞报信机构

说明书

本发明为一种绳索取芯钻具的岩芯堵塞报信机构。

《绳索取心金刚石钻进技术》介绍了北京地质机械厂生产的一种绳索取芯钻具。此钻具由捞矛头、弹卡挡头、回收管、张簧、弹卡、弹卡室、弹卡架、悬挂环、座环、钢球、弹簧、阀座、弹簧座、锁紧螺母、调节螺母、下轴、报信胶圈、密封盖、密封圈、轴承、轴承座、内管接头、外管、内管、扶正环、短接、扩孔器、卡簧、卡簧座、钻头等组成，采用胶圈式岩芯堵塞报信机构。钻进过程中，发生岩芯堵塞时，岩芯对内管产生的顶推力，使胶圈受挤压变形向外膨胀，将内外管间的环状间隙减小或完全堵塞，冲洗液流通受阻，泵压急剧升高，操作人员据此知道发生岩芯堵塞，及时采取相应对策。依照钻进岩石性质的不同，通过改变弹性阀片的组合方式或更换不同弹性的弹性阀片，来调整岩芯堵塞报信时的轴向压力。每次调节报信轴向压力时，必须拆卸钻具。而拆装钻具工艺复杂，技术要求高，费时费力，在工作现场很难进行。

本发明的任务就是设计一种容易调节的岩芯堵塞报信机构，用于绳索取芯钻具。

为了实现以上任务，根据空心圆柱形弹性体轴向受压时，其轴向长度减小，直径变大，若使相同性能和直径的弹性体产生相同的直径变形量，弹性体轴向长度大时，所需轴向压力小;弹性体长度小，则所需压力大的原理，用一个较长的弹性体和一个内径稍大于弹性体外径的套，通过调整套的位置，改变套遮挡弹性体的不同长度（从不遮挡到最大限度遮挡），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，实现对岩芯堵塞报信轴向压力的调节。

这种岩芯堵塞报信机构，即使使用一种规格的弹性体，也可满足不同报信轴向压力要求，其结构简单，压力调节范围大，工作可靠，容易调节。

实施例如图1所示，套34与悬挂接头35以丝扣连接。通过对此连接丝扣的调整，套34与悬挂接头35作相对运动，从而罩住部分阀片36，或将其完全敞开，以改变岩芯堵塞报信时所需压力。图1阀片36的圆柱面全部为自由面，其可变形长度为阀片36的整个长度，岩芯堵塞报信压力最小。图2的套34已将阀片36的小直径圆柱段37完全罩住，使其不能发生径向弹性形变，只有大直径圆柱段38能在岩芯堵塞所造成的压力作用下发生弹性形变，其岩芯堵塞报信压力最大。阀片36用聚氨脂制作，形状如图3所示，由大直径圆柱段38和小直径圆柱段37所构成，在大直径圆柱段38上平行阀片36的轴线对称地切去两片柱面39，使阀片36在发生弹性变形遮挡液流通道时，允许少量冲洗液流过。这样，既可使泵压提高而报信，又不致因冲洗液的完全中断而烧钻。为了调整套34的位置，在悬挂接头35连接套34的丝扣上做有键槽，在套34上做有缺口40和键槽41（如图4所示），当缺口40与悬挂接头35的键槽重合时放入键42，就可使得套34定位。为了防止键42在工作中自动掉出，在套34上做有卡簧槽43和卡簧定位槽44，将卡簧45上的小钩46对准卡簧定位槽44装入卡簧槽43，使卡簧45压在键42上即可。调整时依次取下卡簧45和键42，套34的位置调好后再将键42和卡簧45装回原处。

附图说明：图1为绳索取芯钻具内管部分示意图。弹性阀片36没被套34罩住，为岩芯堵塞报信压力最小时的状态。图2为绳索取芯钻具内管部分示意图。弹性阀片36的小直径圆柱段37被套34罩住，为岩芯堵塞报信压力最大时的状态。图3为弹性阀片正剖视图。图4为弹性阀片侧视图。图5为卡簧装在钻具上的正视图。图6为卡簧装在钻具上的侧视图。图7为键的正视图。图8为键的俯视图。图9为套的正剖视图。图10为套的A-A剖视图。图11为套的俯视图。图12为北京地质机械厂的JS56绳索取芯钻具双管示意图。其中：1-捞矛头、2-弹卡挡头、3-回收管、4-张簧、5-弹卡、6-弹卡室、7-弹卡架、8-悬挂环、9-座环、10-钢球、11-弹簧、12-阀座、13-弹簧座、14-锁紧螺母、15-调节螺母、16-下轴、17-报信胶圈、18-密封盖、19-密封圈、20-密封圈、21-轴承、22-轴承座、23-弹簧、24-轴承、25-内管接头、26-外管、27-内管、28-扶正环、29-短接、30-扩孔器、31-卡簧、32-卡簧座、33-钻头。