专利名称：隔水双管单动取芯钻具的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种取芯钻具，尤其指一种用以对松软或松散沙、砾石层 进行取芯的双管单动取芯钻具。
背景技术：
钻探取芯是一种用来获得地层样本的常用方法，在如建筑，物探，地理， 气象等领域都得到了广泛应用。在这种方法中，取芯钻具是最重要的部分。在现有技术中，取芯钻具有多种，比如，单管、双管，三重管；对于双管，按照 驱动的方式又可进一步分为单动双管和双动双管。在钻探取芯工艺中都会用到冲洗液，冲洗液在取芯工艺中主要起保护孔壁， 排除岩粉，冷却钻头、润滑钻具等作用。例如针对一种传统的双管单动取芯钻 具，包括内管部分，单动控制部分，外管部分和阶梯钻头，所述内管部分通过 单动控制部分与所述外管部分耦接，所述阶梯钻头固连于外管部分的端部。在 这种配置中，阶梯钻头的底面上靠近底出刃的部分设有多个排液孔，用以排出 沿内管和外管之间的间隙留下的冲洗液从而冷却钻头。然而，在取芯过程中， 由于排液孔处的压力较大，冲洗液往往不仅从会从排液孔流出，相当一部分冲 洗液还会进入钻头与卡簧座之间的间隙，从而对经过此处的岩芯样本进行冲蚀， 破坏岩芯样本的完整性，这一问题在对松软地层进行取芯采样时显得更稳严重， 造成未经隔水处理的岩芯样本取芯率严重不足，往往无法达到要求。这一问题
随着对取芯样品质量要求的不断增高，冲洗液对岩芯的冲蚀问题逐渐被人们重 视。针对这种问题，现有技术中提供了多种解决方案，如中国第CN2104285， 授予专利权人王干的，名称为"双动隔水式单钻头绳索取芯钻具"的实用新型 专利就公开了这样一种钻具，其通过令内管和外管相对具有伸縮性，并利用这 种伸縮性消除卡簧座与钻头间的轴向间隙，从而避免了岩芯受到冲蚀。然而， 这种设计也存在内外管装配难度大等问题，然而，关键的是，由于受到加工精 度等因素的影响，两者的平行度不易掌握；在内管、外管的相对移动过程中， 有时会发生相互接触，造成钻具损坏的问题。此外，在对多水松软地层进行取样时，传统的通过烧结法岩芯的做法在提 管取芯时无法应用，原因在于，地层含水过高，烧结作用无法形成，因此，传 统的圈式卡簧设置无法完成对多水松软地层的取样工作。因此，现有技术中有这样一种需求，即提供一种能够解决冲洗液一方面润 滑钻头，另一方面对岩芯样本基本无冲蚀作用的双管单动取芯钻具。实用新型内容本实用新型的一个目的，在于解决现有技术中的不足之处，提供一种双管 单动取芯钻具，其一方面可以对钻头部分进行润滑，另一方面对岩芯样本基本 无冲蚀作用。为实现上述目的，本实用新型提供的一种隔水双管单动取芯钻具，包括内 管部分，单动控制部分，外管部分和阶梯钻头，所述内管部分通过单动控制部分与所述外管部分耦接，所述阶梯钻头固连于外管部分的端部，所述内管部分 与外管部分，以及单动控制部分与外管部分之间具有供冲洗液流动的间隙，所 述阶梯钻头具有第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁与第二侧壁呈阶梯状设置， 在所述第一侧壁上设有侧出刃，在所述第二侧壁上设有底出刃；按照本实用新 型，所述阶梯钻头第一侧壁上具有水路，所述排水槽的上端面高于内管部分的 下端面，所述水路与所述间隙相通。优选的，所述水路为多个。进一步的，所述多个排水槽对称设置。进一步的，水路由所述第一侧壁延伸至所述第二侧壁。进一步的，所述水路延伸于所述第二侧壁的整个高度。优选的，在所述水路上方的第二侧壁上设有锥度部分。优选的，所述内管部分包括内管接头，内管体，瓣式卡簧和内管短节，所 述内管体包括第一端部和第二端部，其中第一端部与内管接头固接，所述内管 短节具有一个卡接部和一个凹部，所述卡接部固连于内管体的第二端部，所述 瓣式卡簧卡于内管体第二端部与内管短节的台阶间。优选的，所述内管接头内还设有逆止阀，在所述逆止阀上方的内管接头侧 壁上设有多个排水孔，所述排水孔与内管部分与外管部分间的间隙相通。本实用新型的有益效果在于，由于在阶梯钻头上设置了高于内管部分底面 的水路，使得冲洗液的压力载荷大多均从排水槽泄放，仅有少部分冲洗液会流 至阶梯钻头内刀的工作面上，这样，不仅使阶梯钻头得到冷却，是钻具得到润 滑，排出了多余岩粉，还保证了由阶梯钻头进入的，靠近内管部分端部的岩芯
基本不会受到冲洗液的冲蚀，从而保证了对松软或松散地层进行取样时岩芯的 完整性。通过在内管部分采用瓣式卡簧，可以进一步保证对松软地层取样时岩芯的 完整性。另外，通过在内管部分上部设置单向阀及排水孔可以保证随岩芯向上 运动的少量冲洗液或地层水通过排水孔排出，进一步保证岩芯完整性。
图1为依照本实用新型的一种具体实施方式
的隔水双管单动取芯钻具的结 构剖面图。图2为依照本实用新型的一种具体实施方式
的隔水双管单动取芯钻具的侧 视图。图3为依照本实用新型的一种具体实施方式
的外管部分的结构视图。 图4为依照本实用新型的一种具体实施方式
的单动控制部分的结构视图。 图5为依照本实用新型的一种具体实施方式
的内管部分的结构剖视图。 图6为依照本实用新型的一种具体实施方式
的阶梯钻头的结构剖视图。 图7为依照本实用新型的一种具体实施方式
的阶梯钻头的结构侧视图。
具体实施方式
本实用新型涉及一种隔水双管单动取芯钻具，用以对松软或松散地层进行 取芯操作，
以下结合附图，对本实用新型的特征作详细说明，在本实用新型中，所述水路指一种排水槽。图1为依照本实用新型的一种具体实施方式
的隔水双管单动取芯钻具的结
构剖面图，参照图1，依据本实用新型的第一种具体实施方式
的隔水双管单动取芯钻具包括外管部分100，单动控制部分200，内管部分300和阶梯钻头400; 其中，内管部分300通过单动控制部分200与所述外管部分IOO耦接，内管部 分300与外管部分100保持同轴设置，且在两者之间具有间隙以供冲洗液通过。 阶梯钻头400固连于外管部分100的端部；具有第一侧壁和第二侧壁，阶梯钻 头侧壁上具有多个水路，水路的上端面高于内管部分的底面。外管部分100的结构可以参照图3，包括传动接头11和外管体12，其中， 传动接头11具有驱动轴配合部111，转轴连接部112，分水接头部113和外管配 合部114，其中，驱动轴配合部lll用以配合外部取芯机外管的驱动，转轴连接 部112用以连接单动控制部分200，冲洗液分配部113用以将从驱动轴配合部111 流下的冲洗液进行分配，外管配合114用以与外管体12相配合。 优选的，在外管体12下端还可以固连一个扩孔部分13。 参照图4，单动控制部分200包括转轴21，密封盖22，第一推力轴承23， 第二推力轴承24，轴承座25和锁紧螺母26;其中，转轴21的两端分别具有第 一连接部211和第二连接部212，中部具有第一轴肩213，第二轴肩214;第一 连接部211可以是螺纹，用以连接外管部分200，具体的讲，连接外管部分的转 轴连接部312，第二连接部212同样可以是螺纹，用以连接锁紧螺母26。第一 推力轴承23安装在第一轴肩213位置，第二推力轴承24安装在第二轴肩214 位置，轴承座25与密封盖22相配合，可在轴承座25与第一推力轴承23间加 设第一垫片27A，以保证第一推力轴承23与第一轴台212的紧密接触；可在第 二推力轴承24与锁紧螺母26之间加设第二垫片27B以及第三垫片27C，用以 保证第二推力轴承24与第二轴台214紧密接触。轴承座25外表面设有螺纹， 用以连接内管接头11。还可以在锁紧螺母上以及转轴的相应部分设置销孔，并 通过定位销28将锁紧螺母与转轴销接。密封盖22以及轴承座的外表面与外管体12间具有间隙，以便冲洗液向下 流。优选在密封盖22内设置环形槽221，环形槽内设置密封圈29。内管部分300可以如图5所示，包括内管接头31，内管体32，瓣式卡簧33， 内管短节34，其中，内管体32用以容纳岩芯X，其第一端部321通过如螺纹等 连接方式与内管接头31的固接，内管短节34用以安装瓣式卡簧33，该内管短 节34具有一个卡接部341和一个凹部342，卡接部341固连于内管体32的第二 端部322，这样，瓣式卡簧33被内管体32的端面321卡于与内管短节34的凹 部342内。内管部分的外表面与外管体12的内表面或扩孔部分13的内表面间 具有间隙。该间隙与密封盖以及轴承座的外表面与外管体间的间隙相通。优选的，在内管接头31内还设有逆止阀311，在逆止阀上方的内管接头侧 壁上设有多个排水孔312，这些排水孔312与内管部分与外管部分间的间隙相通。 这样，岩芯X带上来的部分冲洗液或岩层中的水可以通过逆止阀311以及排水 孔312排到间隙中，从而提高岩芯X的质量。参照图6、 7，阶梯钻头400包括第一侧壁41和第二侧壁42，其中，第一 侧壁41为具有较大半径，第二侧壁42具有较小半径，第一侧壁41与第二侧壁 42以台阶状同心设置并固连。在第一侧壁上部具有配合部43，用以与外管部分 IOO相配合，在本实施方式中是与扩孔部分13相配合，当然，如果没有扩孔部 分，就是与外管体12相配合。第一側壁41的底部设置有多个侧出刃411，第二
侧壁42的底部设置有多个底出刃421。在至少第一侧壁41上开有水路412，水路的上端面高于内管部分300的底 面，在本实施方式中是内管短节34的底面。这样，大部分的冲洗液会如图5中 箭头所示的方向向上流出，而非如传统结构那样流向岩芯X。水路412优选向 下延伸至第二侧壁42的下端面。这样设置的水路，有利于将部分的冲洗液引至 第二侧壁42上设置的底出刃421。第一侧壁在排水槽412上方紧邻的部分优选 具有锥度413，该锥度的设置有利于在钻具下降时，减少对冲洗液上流的阻挡。水路412可以有多个，数量不限，但不宜过多，应该保证阶梯钻头400具 有一定强度。如是多个水路，优选对称设置，以达到最优的泄荷效果。本领域内一般技术人员应当理解，在本实用新型中，外管部分IOO，单动控 制部分200以及内管部分的具体结构并不重要，现有技术中也有多种实现方法; 重要的是阶梯钻头上水路412的上端面高于内管部分的底面。综上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非用来限定本实用新型的实施 范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属 于本实用新型的技术范畴。
权利要求1.一种隔水双管单动取芯钻具，包括内管部分，单动控制部分，外管部分和阶梯钻头，所述内管部分通过单动控制部分与所述外管部分耦接，所述阶梯钻头固连于外管部分的端部，所述内管部分与外管部分，以及单动控制部分与外管部分之间具有供冲洗液流动的间隙，所述阶梯钻头具有第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁与第二侧壁呈阶梯状设置，在所述第一侧壁上设有侧出刃，在所述第二侧壁上设有底出刃；其特征在于所述阶梯钻头第一侧壁上具有水路，所述水路的上端面高于内管部分的下端面，所述水路与所述间隙相通。
2. 根据权利要求1所述的隔水双管单动取芯钻具，其特征在于所述水路 为多个。
3. 根据权利要求2所述的隔水双管单动取芯钻具，其特征在于所述多个 水路对称设置。
4. 根据权利要求1所述的隔水双管单动取芯钻具，其特征在于水路由所 述第一侧壁延伸至所述第二侧壁。
5. 根据权利要求4所述的隔水双管单动取芯钻具，其特征在于所述水路 延伸于所述第二侧壁的整个高度。
6. 根据权利要求1所述的隔水双管单动取芯钻具，其特征在于在所述水 路上方的第二侧壁上设有锥度部分。
7. 根据权利要求1所述的隔水双管单动取芯钻具，其特征在于所述内管 部分包括内管接头，内管体，瓣式卡簧和内管短节，所述内管体包括第 一端部和第二端部，其中第一端部与内管接头固接，所述内管短节具有 一个卡接部和一个凹部，所述卡接部固连于内管体的第二端部，所述瓣 式卡簧卡于内管体第二端部与内管短节的凹部间。 8. 根据权利要求7所述的隔水双管单动取芯钻具，其特征在于所述内管 接头内还设有逆止阀，在所述逆止阀上方的内管接头侧壁上设有多个排 水孔，所述排水孔与内管部分与外管部分间的间隙相通。
专利摘要本实用新型公开了一种隔水双管单动取芯钻具，包括内管部分，单动控制部分，外管部分和阶梯钻头，所述阶梯钻头具有第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁与第二侧壁呈阶梯状设置，在所述第一侧壁上设有侧出刃，在所述第二侧壁上设有底出刃；所述阶梯钻头第一侧壁上具有水路，所述水路的上端面高于内管部分的下端面。本实用新型的有益效果在于，由于在阶梯钻头上设置了高于内管部分底面的水路，使得冲洗液的压力载荷大多均从水路泄放，保证了由阶梯钻头进入的，靠近内管部分端部的岩芯基本不会受到冲洗液的冲蚀，从而保证了对松软或松散地层进行取样时岩芯的完整性。
文档编号E21B10/00GK201047256SQ20072015200
公开日2008年4月16日 申请日期2007年6月21日 优先权日2007年6月21日
发明者刘春生, 李德来, 沛 秦, 胡凌志, 贾长城, 齐如明 申请人:北京市地质工程设计研究院