[实用新型]一种扩孔翼式不提钻换钻头绳冲钻具

说明书

本实用新型涉及一种适用于深孔钻探的扩孔翼式不提钻换钻头绳冲钻具（详称扩孔翼式不提钻换钻头绳索取心冲击回转钻具）。

不提钻换钻头绳索取心钻进技术的问世，是对传统钻进方法的一种有力冲击，它既可以在不提升钻杆柱的情况下采集岩心，也可不提升钻杆柱而实现钻头的更换，从而大大地减少了因采集岩心和更换钻头所需的辅助时间，大大地提高了钻进效率，并从根本上改善了工人的劳动强度及工作环境，特别是钻进深孔时其优越性尤为显著。

尽管不提钻换钻头绳索取心钻进技术具有许多的优越性，但它也存在着钻头底唇面积大的突出问题，以φ75口径为例，其付钻头张开时外径为φ75.5mm、而主钻头内径与φ56普通双管钻头内径一致为φ40mm，因此钻头所需克取岩石截面积为3220mm²，而普通75绳索取心钻具克取岩石截面积仅为2532mm²，前者大大高于后者，在相同的钻压下作用于岩石单位面积上的压力也就小于后者，对克取岩石极为不利，直接影响着钻进效率的提高，尤其在坚硬、“打滑”地层中钻进问题更加突出。这个问题的存在，制约着不提钻换钻头绳索取心钻进技术的发展和进一步推广使用。而冲击回转钻进技术正是改变碎岩机理，提高钻进效率的最好钻进方法之一，据有关资料介绍，在坚硬、“打滑”地层中，冲击回转的钻进效率比普通绳索取心钻进效率可提高约30％。因此，本发明就是将冲击回转钻进技术结合到不提钻换钻头绳索取心钻进技术中去，扬其长、避其短，是一种具有工业实用性的岩心钻探孔内机具。

本发明成功地将不提钻换钻头、绳索取心、冲击回转三项先进的钻探技术结合于一体，国内外尚无此先例。不提钻换钻头的研究工作在一些国家已进行了很多年，取得了较大的进展，我国对不提钻换钻头的研究也取得了一定的进展，一些单位的不提钻换钻头钻具在实验室试验和野外试钻中都已获得成功。不提钻换钻头的种类比较多，就扩孔翼式、可收缩钻具而言，根据其扩孔翼的张敛方式，可分为铰链式和楔顶式两大类。铰链式扩孔翼钻具主要采用铰链方式控制扩孔翼的收缩和张开，这种方式具有结构简单和张敛灵活的特点，但由于铰链部分强度较低，难以满足硬岩取心钻进时大扭矩钻进的需求；而楔顶式扩孔翼钻具尽管在强度上有所加强，但却存在着结构复杂、零件加工困难、动作可靠性差的缺点。针对以上问题，本发明的付钻头张敛机构结合两类钻具之特点，采用机械式楔顶来实现付钻头的扩张与收敛，改善了付钻头的受力状态。而付钻头又是通过铰链方式与付钻头架相联，确保了付钻头张敛的可靠性。为使冲击器在深孔中保持良好的冲击性能，本发明的冲击器为双作用式液动冲击器。

以下将结合附图详细说明本实用新型的具体结构和工作原理。

图1、图2、图3、图4、图5为本实用新型组装图（张开状态）。

本钻具主要由外管总成和内管总成组成。

外管总成接在钻杆柱的下端，正常情况下不需将其提升至地表。外管总成包括变丝接头（1）、弹卡挡头（2）、弹卡室（14）、外管（25）、导向环（33）和定位传扭端管（37）。变丝接头（1）上端为钻杆螺纹，可直接与钻杆柱联接，弹卡室（14）和弹卡挡头（2）与内管总成中的弹卡板（13）构成弹卡机构，限制了内管总成的上窜。定位传扭端管（37）是本钻具的关键零件，它既要限制付钻头（40）的外张，同时还担负着导向定位和传递扭矩的作用。

内管总成可用绳索打捞器打捞至地表，实现岩心的采取、钻具的检修和主、付钻头的更换。内管总成主要由以下几个机构组成：打捞机构、弹卡机构、冲击器、付钻头张敛机构及下端的单动双管机构。

打捞机构见图1，由捞矛头（3）、滑套（4）、弹性销（5）、轴承（6）、垫圈（7）、弹簧（8）、拉杆（9）组成。下入打捞器捞住捞矛头（3）后向上提拉，带动拉杆（9）压缩弹簧（8）上移，弹性销（5）从滑套（4）的内孔中露出，捞矛头可在±90°范围内转动，确保采集岩心时捞矛头与打捞器同轴，避免因脱卡而产生砸伤人员事故。轴承（6）的作用是避免打捞过程中钢丝绳的打扭现象。打捞器脱卡后在弹簧（8）的张力作用下拉杆（9）复位，弹性销（5）回到滑套（4）内孔中，限制了捞矛头（3）的转动，使其始终处于垂直状态，确保了下次打捞的成功。