一种三重复式软岩取心钻具的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及钻探设备领域，具体而言，涉及一种三重复式软岩取心钻具。
【背景技术】
[0002]目前，在注入以下类型的复杂地层中取心遇到很多问题:地表强风化层、砾石层、沙土层、粉砂层、流质半软塑层、岩石破碎层、构造断裂带、断裂带里含有的泥等。这些地层的共同特点是松散、胶结性差、无黏着剂，对于这样的地层，能满足地质要求的取心率极不容易达到，以致影响工程质量，严重时造成整个工程报废，因此而造成大量的无效工作，成本浪费严重。只能在钻进参数的控制上采取一些措施，例如低钻压、慢转速、小泵量，但效果并不理想。
[0003]另外，为了解决复杂底层的取心问题，还有如半合管取心钻具、双管单动钻具、煤层取心钻具等不同类型的钻具，但都不同程度的存在取心效果不好，设计较为复杂，加之零部件、易损件多，必然造成使用性能上稳定性差等问题。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种提高复杂地层的取心效率的钻具。
[0005]因此，本实用新型的技术方案如下:
[0006]三重复式软岩取心钻具，包括外管、内管、容纳管、导正接头、单动接头、取心器和钻头，其中:
[0007]所述内管安装在所述外管内且与所述外管之间留有环形间隙，所述钻头的上端深入所述环形间隙内且与所述外管、所述内管均通过螺纹连接；
[0008]所述导正接头通过螺纹安装在所述外管内，且所述导正接头上设有多个与所述环形间隙连通的进液孔，所述导正接头底部还开有一盲孔，所述单动接头的上端深入所述盲孔内、下端与所述容纳管螺纹连接，所述单动接头上设有通气孔且所述单动接头与所述导正接头的底面之间留有间隙，所述单动接头与所述内管之间、所述容纳管与所述内管之间均留有间隙，所述取心器安装在所述容纳管的下端；
[0009]所述盲孔内设置有一钢球，所述单动接头将所述钢球压在所述盲孔的底部。
[0010]该技术方案中的取心钻具，能够有效的解决复杂地层取心问题，该钻具已经制成并经过现场成功试用，取得了非常理想效果；该钻具所取岩土心样不会破坏岩土心样的原位状态，更能满足工程地质要求。三重复式软岩取心钻具综合了多种质量钻具特点，结构简单，易损件少，成本低，并具有多种功能；原有钻具多以双管双动等钻具为主，岩心管超前，使岩土心受冲洗液污染和冲刷严重，三重复式软岩取心钻具过水通道不会从内管容腔通过，从而解决冲刷与污染问题；在软质粘土、膏盐等水敏地层钻进，能够保证采取到可靠的岩土原状样；在软硬互层中钻进，可以克服超前式岩心管遇到岩石不进尺的弊端，提高复杂地层采心率；单动接手与导正接手之间转动分离由钢球完成，钢球确保内管与容纳管分离，实现容纳管的不转动，容纳管中的岩土样不会被扰动，单个钢球与使用轴承比较运转性能更稳定、结构更简单。
[0011]进一步，所述钻头的底部内壁上设有一环形台阶，所述环形台阶上设置有卡簧座，所述卡簧座上安装有卡簧，以便于同绳索取心钻具通用。
【附图说明】
[0012]图1是根据本实用新型实施例的三重复式软岩取心钻具的结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0014]如图1所示，根据本实用新型的实施例的三重复式软岩取心钻具，包括外管1、内管2、容纳管3、导正接头4、单动接头5、取心器6和钻头7，其中:
[0015]所述内管2安装在所述外管I内且与所述外管I之间留有环形间隙8，所述钻头7的上端深入所述环形间隙8内且与所述外管1、所述内管2均通过螺纹连接；
[0016]所述导正接头4通过螺纹安装在所述外管I内，且所述导正接头4上设有多个与所述环形间隙8连通的进液孔41，所述导正接头4底部还开有一盲孔42，所述单动接头5的上端深入所述盲孔42内、下端与所述容纳管3螺纹连接，所述单动接头5上设有通气孔51且所述单动接头5与所述导正接头4的底面之间留有间隙，所述单动接头5与所述内管2之间、所述容纳管3与所述内管2之间均留有间隙，所述取心器6安装在所述容纳管3的下端；
[0017]所述盲孔42内设置有一钢球9，所述单动接头5将所述钢球9压在所述盲孔42的底部。
[0018]该技术方案中的取心钻具，能够有效的解决复杂地层取心问题，该钻具已经制成并经过现场成功试用，取得了非常理想效果；该钻具所取岩土心样不会破坏岩土心样的原位状态，更能满足工程地质要求。三重复式软岩取心钻具综合了多种质量钻具特点，结构简单，易损件少，成本低，并具有多种功能；原有钻具多以双管双动等钻具为主，岩心管超前，使岩土心受冲洗液污染和冲刷严重，三重复式软岩取心钻具过水通道不会从内管容腔通过，从而解决冲刷与污染问题；在软质粘土、膏盐等水敏地层钻进，能够保证采取到可靠的岩土原状样；在软硬互层中钻进，可以克服超前式岩心管遇到岩石不进尺的弊端，提高复杂地层采心率；单动接手与导正接手之间转动分离由钢球完成，钢球确保内管2与容纳管3分离，实现容纳管3的不转动，容纳管中的岩土样不会被扰动，单个钢球与使用轴承比较运转性能更稳定、结构更简单。
[0019]其中，外管I为常规外管不需另外加工，可以跟据需要任意加长，增加防斜效果；丝扣联接上采用冶金钻探钻具标准扣型，使用矩型扣，加工在地质钻具生产厂家加工，以便与原有管材丝扣联接，加工质量易于保证；管材使用优质地质管材(45MnMoB、30CrMnS1、Xjy850)，目的为了增加强度，钻头钢体用厚壁管材。
[0020]进一步，所述钻头7的底部内壁上设有一环形台阶71，所述环形台阶71上设置有卡簧座10，所述卡簧座10上安装有卡簧11，以便于同绳索取心钻具通用。
[0021]三重复式软岩取心钻具工作原理如下:
[0022]三重复式软岩取心钻具通过钻杆接手与钻杆连接，钻机扭矩经钻杆、外管I传至钻头7，钻头7回转克取岩土进尺，套取的岩土心经卡簧座10、卡簧11收到容纳管3内。钻头7回转同时带动内管2与导正接手4回转，容纳管3与单动接手5连接，通过钢球9将单动接手5与导正接手4分开，确保容纳管3不会随内管2转动，达到分离目的，套取的岩土心不会被扰动。
[0023]钻具里的气体如果不及时排放出去会严重影响容纳管套取岩心，容纳管3内的气体经单动接手5上的排气孔51进到容纳管3与内管2之间的间隙，下行至钻头7与卡簧座10间隙随冲洗液排除。冲洗液经导正接手4上的进液孔41进到内管2与外管I之间的环状间隙8，下行至底喷钻头到达钻头7底唇面，冷却钻头，最后经钻孔环状间隙返回地面，整个循环过程没有接触岩土心，从而保证岩土心的纯洁性。
[0024]三重复式质量钻具由于钻头底唇面较普通绳钻底唇面较大，因此要求钻压大于普通绳钻钻压，在使用过程中，一般需要作用在底唇面的压力约5吨左右为最佳，此时钻进效率较高。
[0025]质量钻具转速要求较低，在取心时要求使用低转速，目的是使破碎的岩心能循序渐进地进入容纳管，速度太高不利于岩心的套取，消耗岩心，采心率低，速度太慢不会使钻速降低，现场摸索出的转速为267?574r/min。
[0026]冲洗液流量要大于普通绳钻的流量，目的是防止底喷钻头糊钻，由于采用较大泵量，使得泵压随之增高，从而靠冲洗液的喷射力将粘糊在钻头水口上的岩土心冲刷开。优选泵量为使用BW250泵Φ65缸径时，流量96L/min—泵压60kg/cm2，流量60L/min—泵压70kg/cm2。
[0027]此钻具专为打软粘性水敏地层和破碎岩石设计，故钻头为底喷(可以兼侧喷孔)形式。钻进的工艺与合金钻进相似，由于采用合金镶齿、钻头壁厚较普通合金钻头厚一些，不宜采用高转数，冲洗液量应以满足排粉、冷却钻头，钻进无阻力为合适.压力以正常均匀进尺井内阻力不大为宜。正常进尺时不要提动钻具，回次进尺不能超过容纳管长度，采心时不要停水干钻取心。为保证采取率和防止井坍应采用护壁性能好的冲洗液，并且取心上下钻具过程要进行回灌，防止压力失衡造成井塌给施工造成困难，同时要避免长距离的裸眼钻进。
[0028]综上所述，本实用新型的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本实用新型的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本实用新型的范围之内。
【主权项】
1.一种三重复式软岩取心钻具，其特征在于，包括外管(1)、内管(2)、容纳管(3)、导正接头(4)、单动接头(5)、取心器(6)和钻头(7)，其中: 所述内管(2)安装在所述外管(I)内且与所述外管(I)之间留有环形间隙(8)，所述钻头(7)的上端深入所述环形间隙(8)内且与所述外管(I)、所述内管(2)均通过螺纹连接；所述导正接头(4)通过螺纹安装在所述外管(I)内，且所述导正接头(4)上设有多个与所述环形间隙(8)连通的进液孔(41)，所述导正接头(4)底部还开有一盲孔(42)，所述单动接头(5)的上端深入所述盲孔(42)内、下端与所述容纳管(3)螺纹连接，所述单动接头(5)上设有通气孔(51)且所述单动接头(5)与所述导正接头⑷的底面之间留有间隙，所述单动接头(5)与所述内管(2)之间、所述容纳管(3)与所述内管⑵之间均留有间隙，所述取心器(6)安装在所述容纳管(3)的下端； 所述盲孔(42)内设置有一钢球(9)，所述单动接头(5)将所述钢球(9)压在所述盲孔(42)的底部。
【专利摘要】本实用新型公开了一种三重复式软岩取心钻具，包括外管、内管、容纳管、导正接头、单动接头、取心器和钻头，其中：内管安装在外管内且与外管之间留有环形间隙，钻头的上端深入环形间隙内且与外管、内管均通过螺纹连接；导正接头通过螺纹安装在外管内，且导正接头上设有多个与环形间隙连通的进液孔，导正接头底部还开有一盲孔，单动接头的上端深入盲孔内、下端与容纳管螺纹连接，单动接头上设有通气孔且单动接头与导正接头的底面之间留有间隙，单动接头与内管之间、容纳管与内管之间均留有间隙，取心器安装在容纳管的下端；盲孔内设置有一钢球，单动接头将钢球压在盲孔的底部。通过本实用新型能够提高复杂地层的取心效率。
【IPC分类】E21B25-00
【公开号】CN204476326
【申请号】CN201420799803
【发明人】迟其坤, 王扶志, 李文彬, 臧金明, 李晶, 李小永, 宋小军
【申请人】天津华勘地质勘查有限公司
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2014年12月16日