专利名称：井下钻孔取芯机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及煤矿井下钻孔技术，尤其是一种井下钻孔取芯机。
背景技术：
在煤矿井下施工钻孔取芯过程中，通常施工工艺是以普通回转钻进单管取芯机或双管取芯机提钻取芯，普通回转钻进双管取芯机由机架、设在该机架上的钻台、设在该钻台上的动力头、夹持器、钻杆、外套管、内套管和钻头等组成，钻杆中部卡持在动力头和夹持器内，钻杆一端连接水接头，另一端连接外套一端，外套管另一端连接钻头，外套管中设有内套管，岩心管与外套管之间通过可拆卸的紧固件连接。由于内套管与外套管之间的紧固件需要手动连接和拆卸，因此，每次取岩芯时都需要将钻杆、外套管、钻头和内套管一起从钻孔内取出，将内套管从外套管中拆卸下来后再将内套管中的岩芯取出，完成一次取芯后，再将内套管安装在外套管中，将钻杆、外套管、钻头和内套管放入钻孔中继续钻孔，依次循环，每提取一管岩芯必须起下一次钻杆，即每次取芯后都起钻(将钻头连同钻杆提出钻孔)，再下钻即将钻杆和钻头送入钻孔中，因钻孔很深，钻杆的长度很长，通常需要多根空心管连接起来，这样一起一下浪费时间，作业效率低，岩芯也不完整，甚至取不到芯，且钻进效率低下，施工工期较长。
实用新型内容本实用新型提供一种井下钻孔取芯机，用于克服现有技术中的缺陷，实现快速取芯，缩短施工工期，提供施工效率。本实用新型提供的井下钻孔取芯机，该取芯机具有机架、设在该机架上的钻台、设在该钻台上的动力头、夹持器、钻杆、外套管、内套管和钻头，所述钻杆中部卡持在所述动力头和夹持器内，所述钻杆一端连接水接头，钻杆另一端连接外套管一端，外套管另一端连接钻头，外套管中设有内套管，所述内套管一端开口，另一端封闭，封闭端设有插头和进水口，所述内套管外壁设有至少一个能在外力作用下与外套管卡合或脱离的卡簧组件；所述机架还设有用于将内套管从外套管中拉出的打捞器，所述打捞器的顶部与卷扬机的钢丝绳连接，底部与设在内套管封闭端的插头卡合。其中，所述内套管外壁上设有凹槽，所述卡簧组件包括一卡块和一弹簧，该卡块一端通过弹簧连接在所述凹槽底部，另一端呈楔形且伸出所述凹槽，卡块中部通过销轴支撑于凹槽侧壁上，所述外套管内壁设有与所述卡块呈楔形端部配合的环状卡槽；所述内套管的管壁内设有喷水通道，该喷水通道一端开口设在该内套管的内壁上，另一端开口设在所述卡块连接弹簧端正上方的凹槽顶壁上，内套管的封闭端设有与所述喷水通道连通的进水□。进一步地，所述打捞器底部设有中心孔，所述中心孔内壁上一周设有三个径向孔，每个所述径向孔内均设有一卡爪组件，该卡爪组件包括卡头、弹簧和螺钉，所述径向孔靠近所述打捞器外壁的端部设有与所述螺钉配合的螺纹；所述径向孔内壁设有台阶，且靠近所述中心孔内壁的一端直径相对靠近所述打捞器外壁的一端直径较小；所述卡爪为一销轴，该销轴一端设有轴肩，所述轴肩的直径与所述径向孔开口最大处的直径相同。[0009]本实用新型提供的井下钻孔取芯机，将内套管从连接水接头的地方送入钻杆内，然后连接水接头与钻杆，通过水接头向钻杆内喷水利用水压将内套管送入外套管内，并通过卡簧使内套管与外套管卡合，驱动动力头使钻头钻取岩层，岩芯沿钻头进入内套管中，当钻头吃进岩层的深度与内套管的长度相同或差不多时，关闭动力头停止钻取，将水接头从钻杆上拆卸下来，将打捞器送入钻杆内，再将水接头安装在钻杆上向其内部冲水，打捞器在水压作用下运动与内套管端部的插头卡合，再通过水接头向内套管内部喷水，卡簧在水压作用下脱离外套管，启动卷扬机，打捞器在卷扬机的作用下使内套管与外套管脱离，将水接头从钻杆上拆卸下来，通过打捞器将内套管拉出钻杆，将内套管与打捞器分离，从内套管中取出岩心，再将内套管送入钻杆内，进行第二轮钻取作业，重复上述操作钻进到目标层位。本实用新型提供的井下钻孔取芯机相对现有技术，不必每提取一管岩芯都起下一次钻，缩短了施工工期，提高了钻孔的效率。
图I为本实用新型提供的实施例一的结构示意图；图2为本实用新型提供的实施例一中的内套管的结构示意图；图3为本实用新型提供的实施例二中内套管与外套管配合的状态参考图一；图4为本实用新型提供的实施例二中内套管与外套管配合的状态参考图二 ；图5为本实用新型提供的实施例二中内套管与外套管配合的状态参考图三；图6为本实用新型提供的实施例三中打捞器的横截面结构示意图；图7为图6中局部放大图。
具体实施方式
实施例一如图I、图2所示，本实用新型提供的井下钻孔取芯机具有机架I、设在该机架I上的钻台2、设在该钻台2上的动力头3、夹持器4、钻杆5、钻头6、外套管8、内套管9和打捞器11，钻杆5中部卡持在动力头3和夹持器4内，钻杆5 —端连接水接头7，钻杆另一端外套管8 —端，外套管8另一端连钻头6，内套管9设在外套管8中，一端开口，另一端封闭，封闭端设有插头91和进水口 94，如图3所示；内套管9上设有至少一个弹簧组件10，弹簧组件10能在外力作用下与外套管8卡合或脱离；打捞器11用于将内套管8从外套管9中拉出，打捞器11顶部与卷扬机12的钢丝绳连接，底部与设在内套管9封闭端的插头91卡
八
口 ο本实用新型提供的实施例，使用前将钻杆、外套管以及钻头都安装好，钻杆5采用井下钻孔机的钻杆，通常为空心管，以便钻取的岩心或泥浆从中排出，将内套管从连接水接头的地方送入钻杆内并使内套管开口的一端先进入钻杆以供岩芯进入其内，然后连接水接头与钻杆，通过水接头向钻杆内喷水从而利用水压将内套管压入外套管内，并通过卡簧使内套管与外套管卡合，驱动动力头使钻头钻取岩层100，岩芯沿钻头进入内套管中，当钻头吃进岩层的深度与内套管的长度相同或差不多时，关闭动力头停止钻取，将水接头从钻杆上拆卸下来，人工将打捞器送入钻杆内，再将水接头安装在钻杆上向其内部冲水，打捞器在水压作用下运动与内套管端部的插头卡合，通过水接头和进水口向内套管内部喷水，卡簧组件在水压作用下脱离外套管，启动卷扬机，打捞器在卷扬机的作用下使内套管相对外套管移动，将水接头从钻杆上拆卸下来，通过打捞器将内套管拉出钻杆，将内套管与打捞器分离，从内套管中取出岩心，再将内套管送入钻杆内，进行第二轮钻取作业，重复上述操作钻进到目标层位。本实用新型提供的井下钻孔取芯机相对现有技术，不必每提取一管岩芯都起下一次钻杆，缩短了施工工期，提高了钻孔的效率。实施例二如图3、图4、图5所示,作为上述实施例一的具体实施方式
，内套管9外壁上设有凹槽92，卡簧组件包括一^^块101和一弹簧102，该卡块一端通过弹簧102连接在凹槽92底部，另一端呈楔形且伸出凹槽，卡块101中部通过销轴103支撑于凹槽92侧壁上，外套管8底部设有与卡块101呈楔形端部104配合的环状卡槽81，如图4所示；内套管9的管壁内设有喷水通道93，该喷水通道93 —端开口设在该内套管9的内壁上，另一端开口设在卡块101连接弹簧端正上方的凹槽92顶壁上，内套管9的封闭端设有与所述喷水通道连通的进水口 94。本实施例中以内套管上设有两个弹簧组件为例进行说明，将内套管9插入外套管8内部时，如图3所示，外套管内壁与卡块101的楔形面接触，内套管9在水压力作用下插入外套管8内，迫使卡块101绕销轴103转动压缩弹簧102，当内套管移动到位时，如图4所示，卡块101在弹簧102的回复力作用下与外套管8的环状卡槽81配合，这时，启动动力头，同时通过水接头和与水接头连通的水管(该水管可固定在钻杆和外套筒的内壁)向内套管与外套管之间喷水，通过钻杆、外套管带动钻头转动钻取岩层，岩层在钻头的旋转作用力下分离，位于钻头内部的岩层随着钻头的吃进进入内套管中即为岩芯，当岩芯充满整个内套管时，关闭动力头，钻头停止转动，停止向内套管与外套管之间喷水，将打捞器置入外套管中并使其底部与内套管的插头配合，通过水接头向经进水口向内套管9内部喷水，高压水流在内套管内通过内套管壁与岩芯之间的间隙经喷水通道向卡块连接弹簧的端部喷洒，卡块在高压水流的作用下压缩弹簧，并绕销轴向上转动，最终脱离外套管的环形卡槽，从而使的内套管与外套管分离，启动卷扬机，通过打捞器将内套管从外套管中取出，最终拉出钻杆。实施例三如图6、图7所示，打捞器11底部设有中心孔111，中心孔111内壁上沿其一周设有三个径向孔112，每个径向孔112内均设有一卡爪组件13，该卡爪组13件包括依次连接的卡头131、弹簧132和螺钉133，径向孔112靠近打捞器11外壁的端部设有与螺钉133配合的螺纹；径向孔112内壁设有台阶113，且靠近中心孔内壁的一端直径相对靠近打捞器外壁的一端直径较小；卡头131为一销轴，该销轴一端设有轴肩134，轴肩134的直径与径向孔112开口最大处的直径相同。销轴伸出径向孔的一端呈圆柱状、圆台状或半球状，图6、图7所示呈半球状。打捞器在水压力作用下移动至内套管的封闭端，内套管封闭端的插头插入打捞器的中心孔中与卡头端部接触，卡头受力压缩弹簧从而缩至径向孔中，待插头完全插入中心孔中后，卡头在压缩弹簧的恢复力作用下伸出径向孔卡于插头底部，从而完成打捞器与内套管插头的卡合，这时，启动卷扬机即可将内套管拖出外套管和钻杆，之后，经螺钉从径向孔内旋出，可将卡头取下来，使得插头与打捞器脱离。最后应说明的是以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
权利要求1.一种井下钻孔取芯机，该取芯机具有机架、设在该机架上的钻台、设在该钻台上的动力头、夹持器、钻杆、外套管、内套管和钻头，所述钻杆中部卡持在所述动力头和夹持器内，所述钻杆一端连接水接头，钻杆另一端连接外套管一端，外套管另一端连接钻头，外套管中设有内套管，其特征在于，所述内套管一端开口，另一端封闭，封闭端设有插头和进水口，所述内套管外壁设有至少一个能在外力作用下与外套管卡合或脱离的卡簧组件；所述机架还设有用于将内套管从外套管中拉出的打捞器，所述打捞器的顶部与卷扬机的钢丝绳连接，底部与设在内套管封闭端的插头卡合。
2.根据权利要求I所述的井下钻孔取芯机，其特征在于，所述内套管外壁上设有凹槽，所述卡簧组件包括一卡块和一弹簧，该卡块一端通过弹簧连接在所述凹槽底部，另一端呈楔形且伸出所述凹槽，卡块中部通过销轴支撑于凹槽侧壁上，所述外套管内壁设有与所述卡块呈楔形端部配合的环状卡槽；所述内套管的管壁内设有喷水通道，该喷水通道一端开口设在该内套管的内壁上，另一端开口设在所述卡块连接弹簧端正上方的凹槽顶壁上，内套管的封闭端设有与所述喷水通道连通的进水口。
3.根据权利要求I或2所述的井下钻孔取芯机，其特征在于，所述打捞器底部设有中心孔，所述中心孔内壁上一周设有三个径向孔，每个所述径向孔内均设有一卡爪组件，该卡爪组件包括卡头、弹簧和螺钉，所述径向孔靠近所述打捞器外壁的端部设有与所述螺钉配合的螺纹；所述径向孔内壁设有台阶，且靠近所述中心孔内壁的一端直径相对靠近所述打捞器外壁的一端直径较小；所述卡爪为一销轴，该销轴一端设有轴肩，所述轴肩的直径与所述径向孔开口最大处的直径相同。
专利摘要本实用新型公开了一种井下钻孔取芯机，该取芯机具有机架、钻台、动力头、夹持器、钻杆、钻头、打捞器和卷扬机，钻杆中部卡持在动力头和夹持器内，钻杆一端连接水接头，另一端连接钻头；钻杆与钻头之间连接有外套管，外套管中设有一端开口另一端封闭的内套管，内套管封闭端设有插头和进水口；内套管上设有至少一个能在外力作用下与外套管卡合或脱离的卡簧组件；打捞器顶部与卷扬机的钢丝绳连接，底部与设在内套管封闭端的插头卡合。本实用新型的内套管卡簧能与外套管自动卡合和脱离，打捞器能自动与内套管卡合，在取芯时，不必每次都起下钻杆，作业效率高，岩芯完整，大大缩短了施工工期。
文档编号E21B31/18GK202810738SQ20122030219
公开日2013年3月20日 申请日期2012年6月26日 优先权日2012年6月26日
发明者赵俊峰, 张锤金, 程合玉, 高岭, 徐涛, 张响, 陈永宏 申请人:淮南矿业(集团)有限责任公司