抽吸式绳索取心液动锤钻具的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种抽吸式绳索取心液动锤钻具，它包括液动锤外管内依次间隙配合设置上接头、上喷嘴、上阀、上缸套、内套上活塞、冲锤体、下活塞、下缸套的上外管、锤轴、内套传功环的承冲环及液动锤外管端外套的上扩孔器组成的绳索取心液动锤，它还包括钻具外管内依次扣丝连接设置内套喷嘴的承冲接头、承喷器、下接头、内设单动接头和调节接头的弹簧套、滤片、内管、卡簧座及其外套下扩孔器组成的喷射抽吸总成和底喷式阶梯钻头，具有主动吸取岩心、泵压低、对水敏性地层采取率高、节省人力物力、破碎岩石快、堵塞自行解卡、岩芯自磨少、一体化结构易于推广应用等优点，适于矿山岩心钻探应用。
【专利说明】抽吸式绳索取心液动锤钻具
一、【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种抽吸式绳索取心液动锤钻具，适于矿山岩心钻探应用。
二、【背景技术】
[0002]地质钻探通常碰到的是破碎松散地层，取心往往是采取率不高。
[0003]为解决上述问题，《探矿工程(岩土钻掘工程)))2010年第37卷第3期公开了一篇由中国地质科学院勘探技术研究所苏长寿等发表的《系列高效液动锤的研究与应用》论文，该论文成果涉及一种“绳索取心液动锤”，随着北京勘探技术研究所研制的上接头、上喷嘴、上阀、上缸套、上活塞、上外管、冲锤体、下活塞、下缸套、锤轴、传功环、承冲环等主要构件组成“SYZX系列绳索取心液动锤”的推广应用，对于一般性完整的地层，大都能满足地质设计的要求，采取率可高达90?100%，而对于浅层的风化覆盖层，还可以通过单动双管、无泵取芯、多功能局部反循环、小打大扩、少打多提等技术手段来保证采取率。
[0004]遵循“攻深找盲、围矿找矿”的新方针，钻探工作已逐步的向较深孔迈进，800m以上孔深的钻孔比例在未来几年呈继续扩大趋势。在施工过程中，采取上述浅层的技术手段都会因劳动强度大、成本高而难于采用，即在较深的孔段出现复杂地层，采取率就成了施工中的难点。
[0005]基于深孔复杂地层采取率低，绳索取芯液动锤的冲击振动虽能减少堵塞的程度，但仍有一定的局限性。由于复杂地层岩性以细屑为主，松散破碎，裂隙节理极度发育，岩石本身缺乏胶结物质，一经钻头的扰动和冲洗液的冲刷就分散开来，很难进入内管或是进入了内管卡簧无法卡住，所以直接导致采取率不高。
三、
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的是提供一种抽吸式绳索取心液动锤钻具，它能解决深孔复杂地层岩矿心采取率低、劳动强度大等问题。
[0007]为实现上述目的，本实用新型设计采用如下方式进行:
[0008]抽吸式绳索取心液动锤钻具，它包括液动锤外管内依次间隙配合设置上接头、上喷嘴、上阀、上缸套、内套上活塞、冲锤体、下活塞、下缸套的上外管、锤轴、内套传功环的承冲环及液动锤外管端外套的上扩孔器组成的绳索取心液动锤，它还包括钻具外管内依次扣丝连接设置内套喷嘴的承冲接头、承喷器、下接头、内设单动接头和调节接头的弹簧套、滤片、内管、卡簧座及其外套下扩孔器组成的喷射抽吸总成和底喷式阶梯钻头；喷射抽吸总成的内套喷嘴的承冲接头一端丝扣连接绳索取心液动锤的内套传功环的承冲环端，喷射抽吸总成的另一端卡簧座丝扣连接底喷式阶梯钻头；底喷式阶梯钻头的唇面内设有钻头内台阶和唇面外设有一级台阶、二级台阶，一级台阶均布有钻头内斜眼。
[0009]当水泵送来的高压冲洗液沿液动锤锤轴内孔经喷嘴接头进入喷嘴时，由于喷嘴内腔为锥形且喷嘴口断面较小，因此，冲洗液约以13?15m/s速度射入承喷器中，在此高速射流的作用下，喷嘴与承喷器周围的液体，被射流带走一部分而形成负压区，在压力差的作用下，下部内管中的流体通过滤片被抽到承喷器周围的环状空间内里，高速液流和吸入的液体便在承喷器混合，进行能量传递和交换后流入下接头的两侧水眼，通过内管与钻具外管的环状间隙，从底喷式阶梯钻头的钻头均布的内斜眼射出，冲洗液不直接冲蚀岩心，确保岩心的完整性。
[0010]本实用新型因为组合了绳索取心液动锤、喷射抽吸总成和特定的底喷式阶梯钻头，改进了内管总成，所以既集纳了各自的特点，还能主动吸取岩心，避免冲洗液直接冲蚀岩芯，降低泵压、提高水敏性地层的采取率，极大的节省了人力物力；同时由于将底喷式阶梯钻头设有钻头内台阶、两级台阶和钻头内斜眼，使钻头同时作用着回转扭矩、轴心压力和轴向冲击力，所以有利于破碎岩石、堵塞解卡和减少岩芯自磨；此外由于不在于改变抽吸式绳索取心液动锤钻具基本构造，所以一体化结构易于推广应用。
四、【专利附图】
【附图说明】
[0011]本实用新型的具体结构由以下附图给出。
[0012]图1是依据本实用新型提出的一种抽吸式绳索取心液动锤钻具全剖主视图。
[0013]图2是图1所示锤钻具中公知的绳索取心液动锤全剖主视图。
[0014]图3是图1所示锤钻具的喷射抽吸总成全剖主视图。
[0015]图4是图1所示锤钻具的底喷式阶梯钻头全剖主视图。
[0016]图5是图4所示底喷式阶梯钻头左视图。
[0017]附图中各标识表示:
[0018]1.上接头 2.上阀3.上活塞 4.冲锤体 5.下活塞 6.锤轴 7.传功环8.喷嘴9.承喷器10.单动接头11.弹簧套12.调节接头13.钻具外管14.下扩孔器15.底喷式阶梯钻头15.1.钻头内台阶15.2.钻头内斜眼15.3.—级台阶15.4.二级台阶16.卡簧座17.内管18.滤片19.下接头20.承冲接头21.承冲环22.下缸套23.上外管24.上缸套25.上喷嘴26.上扩孔器
[0019]以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
五、【具体实施方式】
[0020]如图1?3所示，本实用新型提出的抽吸式绳索取心液动锤钻具，它包括液动锤外管内依次间隙配合设置上接头1、上喷嘴25、上阀2、上缸套24、内套上活塞3、冲锤体4、下活塞5、下缸套22的上外管23、锤轴6、内套传功环7的承冲环21及液动锤外管端外套的上扩孔器26组成的绳索取心液动锤，它还包括钻具外管13内依次扣丝连接设置内套喷嘴8的承冲接头20、承喷器9、下接头19、内设单动接头10和调节接头12的弹簧套11、滤片18、内管17、卡簧座16及其外套下扩孔器14组成的喷射抽吸总成和底喷式阶梯钻头15 ;喷射抽吸总成的内套喷嘴8的承冲接头20 —端丝扣连接绳索取心液动锤的内套传功环7的承冲环21端，喷射抽吸总成的另一端卡簧座16丝扣连接底喷式阶梯钻头15。
[0021]参照图4?5，所述的底喷式阶梯钻头15的唇面内设有钻头内台阶15.1和唇面外设有一级台阶15.3、二级台阶15.4，一级台阶15.3均布有钻头内斜眼15.2。
[0022]所述的底喷式阶梯钻头15的一级台阶15.3和二级台阶15.4上镶嵌或热压柱状合金或金刚石复合片。
[0023]所述的内管17的长度为I?2m。
[0024]所述的喷嘴8直径为6?9mm、圆锥角度为9?12°。
[0025]所述的喷嘴8与承喷器9之间的距离为7?10mm。
[0026]工作时，地面泥浆泵输出的冲洗液通过钻杆到达液动锤的上接头1，并经过上喷嘴25高速喷射出，在上阀2阀程区产生一低压区，诱使上阀逆流向上运动，而此液流将继续通过上活塞3和冲锤体4抵达冲锤下腔形成高压，使冲锤在其上活塞3、下活塞5面积差的作用下快速上行并与已经处于上限位的上阀接触，将高速流动的冲洗液流截断，从而产生水击，使原处于低压区的上阀区变成高压区，下腔则成为低压区。此水击快速推动上阀2和冲锤体4下行，上阀2运行一段距离后在上缸套24限位台阶作用下停止运动，冲锤体4则在惯性和由于阀、锤打开冲洗液畅通的液流共同作用下继续向下运动直至冲击锤轴6，锤轴6通过传功环7、承冲环21，将冲击能量传给承冲接头20，通过钻具外管13、下扩孔器14，将冲击功作用于底喷式阶梯钻头15之上，完成冲击功的输出。这样完成一个工作周期，如此循环周而复始。
【权利要求】
1.一种抽吸式绳索取心液动锤钻具，它包括液动锤外管内依次间隙配合设置上接头〔I〕、上喷嘴〔25〕、上阀〔2〕、上缸套〔24〕、内套上活塞〔3〕、冲锤体〔4〕、下活塞〔5〕、下缸套〔22〕的上外管〔23〕、锤轴〔6〕、内套传功环〔7〕的承冲环〔21〕及液动锤外管端外套的上扩孔器〔26〕组成的绳索取心液动锤，其特征在于它还包括钻具外管〔13〕内依次扣丝连接设置内套喷嘴〔8〕的承冲接头〔20〕、承喷器〔9〕、下接头〔19〕、内设单动接头〔10〕和调节接头〔12〕的弹簧套〔11〕、滤片〔18〕、内管〔17〕、卡簧座〔16〕及其外套下扩孔器〔14〕组成的喷射抽吸总成和底喷式阶梯钻头〔15〕；喷射抽吸总成的内套喷嘴〔8〕的承冲接头〔20〕一端丝扣连接绳索取心液动锤的内套传功环〔7〕的承冲环〔21〕端，喷射抽吸总成的另一端卡簧座〔16〕丝扣连接底喷式阶梯钻头〔15〕。
2.根据权利要求1所述的抽吸式绳索取心液动锤钻具，其特征是所述的底喷式阶梯钻头〔15〕的唇面内设有钻头内台阶〔15.1〕和唇面外设有一级台阶〔15.3〕、二级台阶〔15.4〕，一级台阶〔15.3〕均布有钻头内斜眼〔15.2〕。
3.根据权利要求1或2所述的抽吸式绳索取心液动锤钻具，其特征是所述的底喷式阶梯钻头〔15〕的一级台阶〔15.3〕和二级台阶〔15.4〕上镶嵌或热压柱状合金或金刚石复合片。
4.根据权利要求1所述的抽吸式绳索取心液动锤钻具，其特征是所述的内管〔17〕的长度为I?2m。
5.根据权利要求1所述的抽吸式绳索取心液动锤钻具，其特征是所述的喷嘴〔8〕直径为6?9mm、圆维角度为9?12。。
6.根据权利要求1或5所述的抽吸式绳索取心液动锤钻具，其特征是所述的喷嘴〔8〕与承喷器〔9〕之间的距离为7?10mm。
【文档编号】E21B25/00GK203925374SQ201420328986
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】吴灿辉 申请人:福建省第八地质大队