上孔衬套和包括上孔衬套的岩芯筒头组件的制作方法_3

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204中,到释放位置(图5)。
[0057]如图3和图4所示,在一个或多个实现方式中,驱动构件302,并且更具体而言是平面驱动表面304可具有锥度。锥度可允许驱动构件302迫使楔形球300随着驱动构件302轴向移动接近套筒204或在套筒204内移动,而径向向外。另外,当驱动构件302轴向移动远离套筒204时,驱动构件302的锥度可允许楔形构件300至少部分地径向缩回到套筒204中。将了解到,驱动构件302 (和驱动表面304)不需要呈锥形。例如,在替代实现方式中,驱动构件302可包括具有较小直径的第一部分、过渡部分和具有较大直径的第二部分。换句话说,驱动构件302可包括在较小直径与较大直径之间的阶梯部,而不是沿驱动构件的长度的锥度。此类实现方式的驱动构件302的较小直径部分可允许楔形球300至少部分地缩回到套筒204中,并且驱动构件302的较大直径可迫使楔形球300径向向外以便锁定或闩锁到钻柱。
[0058]图3和图4还示出,除了驱动构件302,第一构件202可包括上闩锁体308。上闩锁体308可以是大体中空的并可容纳制动机构132。如图3和图4所示,制动机构132可包括多个制动元件310。如图3和图4所示,在一个或多个实现方式中,制动元件310可包括球形或为滚子球。在其他实例中,制动元件310可以是平坦的,可具有圆柱形形状或可具有楔形形状,以增加制动元件310抵靠外壳和/或圆锥表面的制动表面面积。在其他实施方案中,制动元件310可以是需要完成任何需要的制动特性的任何形状和设计。
[0059]制动元件310可由适合被用作压缩摩擦制动元件的任何材料制成。例如,制动元件310可由钢或其他铁合金、钛和钛合金、使用芳族聚酰胺纤维的化合物、润滑浸渍的尼龙或塑料或其组合制成。用于任何制动元件310的材料可与任何其他制动元件310相同或不同。
[0060]制动元件310可定位在坐放构件312上。更具体而言,制动元件310可定位在大体圆锥形或锥形的坐放构件312上。如下文更详细地解释的,坐放构件312的大体圆锥或锥形形状可允许制动元件310接合钻杆的内径或维持与其的接触,所述钻杆的内径沿钻杆的长度变化。例如,一些钻杆或外壳在其末端(接近联轴器)处具有第一较小内径并在接近其中心处具有较大内径。较大内径可允许增加岩芯筒组件周围的流体流量,并因此,更快地放入和起出岩芯筒组件。如下文将更详细地描述的,坐放构件312的锥形或圆锥形配置可允许坐放构件312的轴向平移导致制动元件310的径向位移,这进而允许制动元件310移动而与相关钻柱的内表面接触和脱离接触,以防止无意的或不想要的排出。
[0061]图3和图4还示出制动元件310可延伸穿过制动开口 314,所述制动开口 314大体延伸穿过第一构件308。制动开口 314可帮助保持或维持制动元件310与坐放构件312的锥形表面接触,这进而可确保坐放构件312相对于上闩锁体308的轴向移动导致制动元件310的径向位移。如下文更为详细地解释的,随着坐放构件312径向移动而离开或远离上闩锁体308,坐放构件312的锥形表面可迫使制动元件310从上闩锁体308径向向外到延伸位置。类似地,随着坐放构件312朝向上闩锁体308轴向移动或更深地进入上闩锁体308内,制动元件310可至少部分地径向缩回到上闩锁体308而到缩回位置中。
[0062]将了解到,套筒204、第一构件202和坐放构件312可全部联接在一起。具体而言,如图3和图4所示,在至少一个实现方式中,第一销320可延伸穿过坐放构件312中的安装通道322。第一销320可随后延伸穿过第一构件202 (并且更具体而言是驱动构件302)的安装狭槽324。第一销320可从安装狭槽324延伸到套筒204中的安装孔326中。因此,坐放构件312和套筒204可相对于彼此轴向固定。另一方面,安装狭槽324可允许坐放构件312和套筒204相对于第一构件202轴向移动,或者反之亦然。第一构件202与套筒204之间的轴向移动可使得驱动表面304径向向外和向内移动楔形构件300。同时,坐放构件312与第一构件202之间的轴向移动可使得坐放构件312径向向外和向内移动制动元件310。
[0063]图3和图4还示出,头组件126可包括偏置构件330。偏置构件330可将坐放构件312轴向偏置远离驱动构件302。坐放构件312的偏置远离驱动构件302可趋向于迫使坐放构件312抵靠制动元件310,从而使制动元件310径向向外偏置。类似地,在一个或多个实现方式中,偏置构件330可使驱动构件302偏置成抵靠靠楔形构件300,从而使楔形构件300径向向外偏置。偏置构件330可包括机械(例如弹簧)、磁性或配置成使驱动构件312轴向偏置远离驱动构件302的其他机构。例如,图3和图4示出偏置构件330可包括螺旋弹簧。
[0064]头组件126还可包括制动头340。制动头340可联接至坐放构件312。在一个或多个实现方式中,制动头340可包括被配置来防止制动元件310离开坐放构件312的锥形表面的挡块。
[0065]另外,图3和图4示出头组件126可包括流体控制构件342。流体控制构件342可包括活塞344和轴345。轴345可包括限定在其中的通道346。活塞销348可在通道346中延伸并联接至第一构件202 (并且具体而言是驱动构件302)内的销孔350。通道346可因此允许活塞344相对于驱动构件302轴向移动。具体而言,如下文更为详细地解释的,活塞可相对于第一构件202轴向移动而与密封件或衬套352接合和脱离接合,从而形成阀。下文将对流体控制构件342的相互作用进行更为详细地论述。
[0066]与流体控制构件342和密封件130结合,岩芯筒组件110可包括各种另外的特征以辅助栗送岩芯筒组件110下降到钻柱104。具体而言,套筒204可包括延伸穿过套筒204的一个或多个流体端口 370。另外,套筒204可包括至少部分地沿其长度延伸的一个或多个轴向凹槽372。类似地,第一构件202可包括延伸穿过第一构件202的一个或多个流体端口376。此外,第一构件202可包括至少部分地沿其长度延伸的一个或多个轴向凹槽378。
[0067]根据本文公开应了解到,流体端口 372、376可允许流体从头组件126的外径流入头组件126的中心或镗孔内。另一方面,轴向凹槽378可允许流体在头组件126的外径与钻柱104的内径之间沿头组件126轴向流动。除了流体端口和轴向凹槽之外,岩芯筒组件110可包括中心镗孔380,所述中心镗孔380可允许流体在内部经过密封件130而流动穿过岩芯筒组件110。
[0068]如前所述,头组件126可包括矛头组件200。矛头组件200可通过矛头销360联接至第一构件202。矛头销360可在矛头组件200中的安装通道362中延伸,从而允许矛头组件200相对于第一构件202轴向移动。
[0069]现参考图5至图9,将对岩芯筒组件110、从动闩锁机构128和制动机构132的操作进行更为详细地描述。如前所述,在本发明的一个或多个实现方式中,可使用液压将岩芯筒组件110栗入钻柱104中。例如,图5示出在被下入或降入钻柱104中时的岩芯筒组件HO。
[0070]具体而言,图5示出活塞344被定位成抵靠衬套352,从而密封中心镗孔380。此夕卜,密封件130将岩芯筒组件110密封到钻柱104。因此,在图5示出的栗入配置中,流体不能通过中心镗孔380流过衬套352和活塞344,或流过环之间的密封件130,所述环在岩芯筒组件110与钻柱104的内径502之间。这样,随着流体栗入钻柱344,液压作用于岩芯筒组件110 (活塞344等)并推动岩芯筒组件110下降到钻柱104。
[0071]随着岩芯筒组件110被栗送下降到钻柱104,栗入力可作用于活塞344,使得活塞通道346的近端与活塞销344接合。因此,栗入力可对活塞344和第一构件202 (因为第一构件被固定到活塞销348上)施加指向远端的力。因为第一构件202被栗入力向远端推动,这可使得制动元件310沿着坐放构件312的锥形表面向远端行进。这至少部分是因为偏置构件330对坐放构件312施加了近端力。制动元件310相对于坐放构件312的锥形表面的轴向移动(在远端方向上)可迫使制动元件轴向向外,直到制动元件310靠在钻柱104的内径502上,如图5所示。因此,随着岩芯筒组件110被栗送下降到钻柱104中,偏置构件330可帮助制动元件310保持在延伸位置中。
[0072]由于制动元件310靠在钻柱104的内径502上,可防止制动元件310、活塞销348和活塞344相对于坐放构件312和套筒204的任何进一步的远端移动。因此,可防止通过栗入力将活塞344推动穿过衬套352。另外,可防止驱动构件302相对于套筒204在远端方向上轴向移动,其可保持在径向缩回部分。维持楔形构件300至少部分地缩回到套筒204内可减少钻柱104与闩锁机构128之间的摩擦,从而提高岩芯筒组件110可降入钻柱104的速度。
[0073]根据本文公开应了解到,制动机构132可帮助防止岩芯筒组件110的无意近端移动。例如,如果近端力将作用于岩芯筒组件110(如在重力由于液压问题而克服栗入力的情况下),坐放构件312可相对于制动元件310被推向近端,从而迫使制动元件310径向向外抵靠钻柱104,并制动或停止岩芯筒组件110的近端移动。因此,制动机构132可作为安全特征件而起作用,以防止岩芯筒组件110无意的或不需要的下降。
[0074]另外,如前所述,制动机构132可允许钻柱104的内径的变化,如与快速下降的外壳和钻杆相关的变化。具体而言,图6A示出沿图5中的线6-6(即,穿过制动元件310)的头组件126的剖视图。如图6A所示,坐放构件312可迫使制动元件310径向向外与钻柱104的内径502接触。在至少一个实现方式中,坐放构件312可具有如图6A所示的大体圆形横截面,这可允许在岩心筒组件I1被栗送下降到钻柱104中时制动元件310沿钻柱104转动。
[0075]如前所述,在一个或多个实现方式中,坐放构件312可包括锥度,使得坐放构件312的直径沿坐放构件的长度改变。这与偏置构件330组合,可确保制动元件310维持与钻柱104的内径的接合,即使钻柱104的内径变化。例如,图6B示出与图6A类似的剖面图,不过制动机构定位在钻柱104中的比图6A示出的钻柱104的内径Dl大的内径D2的位置。如图所示,尽管钻柱104的内径502改变,坐放构件312可确保制动元件310维持与钻柱104的内径502的接合。
[0076]现参考图7,一旦井内组件或岩芯筒组件
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