专利名称：定尺截取岩芯钻具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种定尺截取岩芯钻具，特别是一种用于在岩石地质条件下取芯钻探机具，属于钻探、成孔、制造圆型石柱领域。
背景技术：
地质勘探钻进的主要任务是获取真实准确的岩心样品，以便客观地评价所勘探的矿产资源储量情况；钻井成孔技术在于成孔直径、钻进速度、功率大小、材料消耗等直接与经济效益挂钩；随着建筑结构要求的提升，圆型石材需求越来越多，现有技术大量采用的是人工合成，传统工艺则是开采成为方条石后，再使用方求圆的原始方法生产。至今没有设备能够将不同要求、不同性质的工作融合起来。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种定尺截取岩芯钻具，该装置可以准确地截取岩石样品，保持完整性提供地质勘探分析；可以部分切割、降低功率要求、减少材料消耗，一次成型完成各种尺寸要求的深井施工；可以设定不同直径与长度，一次成型开采圆型石柱，减少贵重石材的损耗及降低生产成本。使一种钻具完成不同产业、不同领域、不同产品的工作要求。实现本发明的技术方案是一种可以设定不同长度与直径截取岩芯的钻具，钻具键槽内芯螺纹与钻头上部螺纹连接；钻具上套螺纹与长芯管螺纹连接；定尺截取岩芯钻具串联于钻头与长芯管之间，成为中间串联体，钻进时等于增加一段长芯管；在设定长度内提升，通过机械运动作用与摩擦阻力转换，固定于顶刀体上的刀头运动，对设定尺寸位置进行横向切割，切割形成后操作振动，使被切割体折断分离，从而顺利提取。所述定尺截取岩芯钻具，可以做成单独的工作部件，其键槽内芯与上套采用花键联接，上套下平面与联接于键槽内芯螺纹上的钻头上平面重合，可以传递钻机钻进压力，由花键传递径向扭力，完成旋转钻进工作。所述定尺截取岩芯钻具，其键槽内芯与上套花键联接，花键联接后，档圈螺纹与上套下螺纹联接，锁定花键活动间隙，使轴向上在设计范围内可以进行短距离运动，使顶刀体在镶块内按需要产生重合与角度转动，使固定于顶刀体上的刀头可以进行横向切割工作，横向切割深度由顶刀体下部的挡块与上套间隙控制。所述定尺截取岩芯钻具，其键槽内芯与上套花键联接，镶块固定于上套内，刀轴穿过顶刀体轴孔、复位弹簧孔，固定于键槽内芯轴孔位，复位弹簧其弹性作用力使顶刀体与镶块贴合，档圈内孔压迫固定于键槽内芯上的0型密封圈，摩擦力与弹性力保持钻头下行时，定尺截取岩芯钻具为一段空心管状态。所述定尺截取岩芯钻具，在完成要求的岩芯钻进深度后，钻头缓慢上提，由于钻头外径大于长芯管外径，钻头内径小于长芯管内径，沉积砂石对钻头提升产生阻力，克服0型密封圈、复位弹簧的摩擦阻力与弹性力，使上套花键与键槽内芯花键滑行分离，固定于上套内的镶块与固定于键槽内芯上的顶刀体分离，镶块与顶刀体的重合斜面滑行，推动刀头向心位移而横向切割岩芯至设计深度，停止钻机旋转，启动钻杆振动使刀头从侧面摇晃折断岩芯，再次提升钻杆，将整体岩芯提出地面。本发明的优点是提供一种定尺截取岩芯钻具，该装置可以准确地截取岩石样品，保持完整性提供地质勘探分析；可以部分切割、降低驱动功率及减少材料消耗，一次成型完成各种尺寸要求的深井施工；可以按需要的直径与长度，一次成型开采圆型石柱，减少贵重石材的损耗及降低生产成本。使一种钻具完成不同产业、不同领域、不同产品的工作要求。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1为本发明的钻进状态剖示图。图2为本发明的断石状态剖示图。图中1、键槽内芯螺纹，2、键槽内芯，3、档圈，4、密封圈，5、镶块，6、顶刀体，7、刀轴，8、复位弹簧，9、刀头，10、上套，11、上套螺纹，12、档块。
具体实施例方式如图1所示的定尺截取岩芯钻具，钻具键槽内芯螺纹I的下部与钻头上部螺纹连接，上套螺纹11的上部与长芯管螺纹的下部连接，即定尺截取岩芯钻具为一个单独部件串联于长芯管与钻头之间。顶刀体6上部焊接刀头9，下部装入复位弹簧8，刀轴7穿过顶刀体6、复位弹簧8的孔，固定装配于键槽内芯2轴孔位置，0形密封圈套入键槽内芯2上密封圈4位置。上套10中间固定装配有镶块5，上套10与键槽内芯2通过花键滑动装配，顶刀体6滑动装入镶块5内槽中，档圈3内圈压入0形密封圈外侧，档圈3外侧螺纹与上套10下部螺纹连接，定尺截取岩芯钻具装配成为独立部件，通过花键传递扭矩力，同时通过花键滑动配合，在档圈3的阻挡下进行设定的轴向间隙运动。在使用图1所示的定尺截取岩芯钻具进行取芯钻进时，由于定尺截取岩芯钻具是串联于钻头与长芯管之间，装配在键槽内芯2上密封圈4位置的0形密封圈与档圈3之间的摩擦阻力，复位弹簧8的弹性压力，刀头9焊接在顶刀体6上部，顶刀体6与镶块5两斜面同位，刀头9因此收缩于镶块5槽内，定尺截取岩芯钻具整体为一个空心管状态，钻机启动传递的旋转扭力由上套10与键槽内芯2通过花键滑动装配传递至钻头，钻机进给压力由上套10下平面与钻头上平面贴合传递至钻头，部分岩石被钻头切削成为粉未，而小于钻头内径的岩芯进入长芯管内，成为一根圆型石柱进入长芯管内。在使用图2所示的定尺截取岩芯钻具进行取芯时，钻机旋转缓慢提升，因为钻头外径大于长芯管外径，钻头内径小于长芯管内径，长芯管内外的沙石粉未沉积，对钻头产生阻力，与钻头螺纹连接的键槽内芯2同时受阻，沙石粉未阻力克服0形密封圈的摩擦阻力与复位弹簧的弹性力，长芯管螺纹连接的上套10缓慢提升，花键联接间产生滑动，上套10下平面与钻头上平面分离，固定于上套10内的镶块5同样与固定于键槽内芯2中间的顶刀体6滑动，镶块5与顶刀体6两斜面错位形成推动，镶块5因固定于上套10内部无法移动，迫使顶刀体6绕刀轴7旋转运动，焊接于顶刀体6上的刀头9切入长芯管内的石柱，对石柱横向切割，当顶刀体6下部的档块12转动至碰住上套10内壁，横向切割深度停止，这时停止钻机旋转运动，启动钻机振动，通过钻杆将振动力传递至刀头9，作用于石柱被横向切割产生槽内将石柱折断，提升中由于刀头9切入石柱，顶刀体6下部的档块12又碰住上套10内壁受阻挡，刀头9 一直顶住折断石柱下部，石柱在长芯管内同时提升。档圈3阻挡上套10与键槽内芯2花键继续滑动，直至将石柱与钻头提升至地面。完成勘探取样、打井成孔、石柱切割等工作。
权利要求
1.一种定尺截取岩芯钻具，钻具键槽内芯螺纹I的下部与钻头上部螺纹连接，上套螺纹11的上部与长芯管螺纹的下部连接，刀头9焊接于顶刀体6上部，下部装入复位弹簧8，刀轴7穿过顶刀体6、复位弹簧8的孔，固定装配于键槽内芯2轴孔位置，O形密封圈套入键槽内芯2密封圈4位置，上套10中间固定装配镶块5，上套10与键槽内芯2通过花键滑动装配，顶刀体6滑动装入镶块5内槽中，档圈3内圈压入O形密封圈外侧,档圈3外侧螺纹与上套10下部螺纹连接，定尺截取岩芯钻具装配为独立部件，通过花键传递扭矩力，通过上套10下平面与钻头上平面传递钻进进给压力，同时通过花键滑动配合，在档圈3装配位置设定的轴向间隙内动作。
2.根据权利要求1所述定尺截取岩芯钻具，其特征是钻具键槽内芯螺纹I的下部与钻头上部连接，上套螺纹11的上部与长芯管螺纹的下部连接，使定尺截取岩芯钻具可以制作成为独立部件，在现有技术上拓展应用。
3.根据权利要求1所述定尺截取岩芯钻具，其特征是刀头9焊接于顶刀体6上部，下部装入复位弹簧8，刀轴7穿过顶刀体6、复位弹簧8的孔，固定装配于键槽内芯2轴孔位置，上套10中间固定装配镶块5，上套10与键槽内芯2通过花键滑动装配，顶刀体6滑动装入镶块5内槽中，顶刀体6与镶块5两斜面同位，刀头9因此收缩于镶块5槽内，定尺截取岩芯钻具整体为一个空心管状态，随着钻头受钻机旋转扭力与钻机进给压力作用，部分岩石被钻头切削成为粉未，而小于钻头内径的岩芯进入长芯管内成为圆型石柱。
4.根据权利要求1所述定尺截取岩芯钻具，其特征是定尺截取岩芯钻具进行取芯时，钻机旋转缓慢提升，长芯管内外的沙石粉未沉积，对钻头提升产生阻力，与钻头螺纹连接的键槽内芯2同时受阻，而与长芯管螺纹连接的上套10则被提升，花键联接间产生滑动，固定于上套10内的镶块5与固定于键槽内芯2中间的顶刀体6滑动，镶块5与顶刀体6两斜面错位形成推动，镶块5因固定于上套10内部无法移动，迫使顶刀体6绕刀轴7旋转运动，固定于顶刀体6上的刀头9切入长芯管内的石柱，对石柱横向切割，当顶刀体6下部的档块12转动至碰住上套10内壁，横向切割深度停止，这时停止钻机旋转运动，振动提升钻杆将石柱折断，刀头9顶住折断石柱下部，石柱随长芯管提升，直至地面。
5.根据权利要求1所述定尺截取岩芯钻具，其特征是上套10底平面与钻头上平面重合传递钻机进给压力至钻头，上套10键槽与键槽内芯2花键啮合，传递钻机旋转扭力至钻头。
6.根据权利要求1所述定尺截取岩芯钻具，其特征是密封圈4位置上的O形密封圈外侧与档圈3内侧密合，密封圈摩擦力控制钻具重复钻取岩芯过程，使下行运动中上套10底平面与钻头上平面相抵，同时可防止泥沙进入装置内影响机构动作。
7.根据权利要求1所述定尺截取岩芯钻具，其特征是复位弹簧8弹性压迫顶刀体6于镶块5槽内，使下行及钻进运动中刀头不能接触切割岩芯。
8.根据权利要求1所述定尺截取岩芯钻具，其特征是档圈3安装于上套10与键槽内芯2之间，与上套10螺纹联接，与安装于键槽内芯2上的O形密封圈密合增加摩擦阻力，同时在设定的范围内控制上套10与键槽内芯2的花键不能脱离。
全文摘要
本发明公开了一种定尺截取岩芯钻具，属于钻探、成孔、制造圆型石柱领域。钻具键槽内芯螺纹与钻头上部螺纹连接；钻具上套螺纹与长芯管螺纹连接；钻进时等于增加一小段长芯管；在设定尺寸内提升，通过阻力、摩擦力、弹性力转换使内置刀头动作，对岩芯横向切割提取岩芯。钻具可做成独立部件，键槽内芯与上套花键联接，上套下平面与钻头上平面重合，传递钻进压力与扭力实施钻进。档圈、上套螺纹联接锁定纵向间隙，顶刀体在镶块内产生重合与角度转动，控制刀头横向切割深度。钻头上提，沉积砂石对钻头产生阻力，使花键滑动，镶块与顶刀体滑动，两重合斜面错位推动刀头横向切割岩芯，继续提升刀头折断岩芯提出地面。
文档编号E21B25/10GK102996090SQ201110281910
公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月16日 优先权日2011年9月16日
发明者禹畅 申请人:禹畅