一种绳索取心钻杆内壁泥皮清理装置的制作方法

本发明涉及一种钻杆内壁清理装置，尤其是一种绳索取心钻杆内壁泥皮清理装置。

背景技术：

绳索取心钻进具有地质效果好、生产效率高、钻探成本低等突出优点，在国内外地质钻探中已得到普遍应用，但绳索取心对泥浆流变性能和固相控制要求较高，一般采用无固相泥浆。当遇到松散、破碎、漏失等复杂地层时，无固相泥浆造壁性能差、漏失量大，无法解决钻孔护壁堵漏问题，需要使用固相泥浆，常导致钻杆内壁产生泥皮，缩小了钻杆内径，直接影响了打捞器和内管总成在钻杆中运行，造成打捞器投放或内管总成提升卡阻，严重影响施工效率。钻杆内壁泥皮厚度一般在2-3mm，有时会超过5mm，自上而下由厚变薄，钻杆接手部位比较厚，形成泥皮的部位通常在上部40-60米，一般不超过80米。对钻杆内壁结泥皮问题，一般采取均匀搅拌泥浆、加强泥浆固控、定时测量泥浆性能与替浆、降低回转速度等预防措施，降低回转速度将大幅度降低机械钻速。如出现结泥皮现象，通常提出6-8个立根钻柱，然后再下入打捞器提取岩心。每个钻进回次都需要提出部分钻柱，不但浪费施工时间，反复提下钻抽吸孔壁还会造成孔壁失稳问题。目前，尚缺乏行之有效的装置解决绳索钻杆内壁结泥皮问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术之弊端、填补现有技术之空白，提供一种绳索取心钻杆内壁泥皮清理装置，采用所述装置可彻底清除绳索钻杆内壁泥皮，以确保打捞器和内管总成在钻杆内运行顺畅。

本发明所述问题是以下述技术方案解决的：

一种绳索取心钻杆内壁泥皮清理装置，包括上下连接的井径探管和刮泥器，井径探管和刮泥器位于绳索取心钻杆内，刮泥器由上下设置相互连接的反扭总成和切削总成组成，反扭总成包括反扭电机、丝杠机构、滑移锥和反扭触头，反扭电机输出轴带动丝杠机构的丝杠转动，丝杠带动丝母、丝母带动滑移锥上下运动，滑移锥下移过程触压反扭触头，反扭触头触压绳索取心钻杆的内壁；所述切削总成包括切削电机、切削电机输出轴、刀架和刮刀，切削电机经切削电机输出轴连接刀架，刮刀安装在刀架上，切削电机旋转刮刀张开工作，切削电机停转刮刀闭合。

上述绳索取心钻杆内壁泥皮清理装置，所述反扭总成还设有反扭电机罩、套筒、滑套和反扭接头，套筒上端螺纹连接反扭电机罩，套筒下端螺纹连接反扭接头，滑套固定在套筒内，丝母与滑套滑动配合，丝母下端固接滑移锥；反扭接头沿径向均布反扭触头安装孔，反扭触头位于反扭触头安装孔内，反扭触头与反扭触头安装孔之间设有弹簧。

上述绳索取心钻杆内壁泥皮清理装置，所述切削总成还设有切削电机罩、刀座，切削电机罩上端螺纹连接反扭接头、下端螺纹连接刀座，刀架穿过刀座；所述刮刀设置2-4片，各刮刀上端铰接刀架，刮刀的外侧刃部设有齿形刃，刮刀的内侧背部设有磁铁。

上述绳索取心钻杆内壁泥皮清理装置，井径探管和刮泥器之间由变径接头连接，井径探管上部设有铠装电缆，铠装电缆经滑轮连接绞车。

上述绳索取心钻杆内壁泥皮清理装置，所述反扭触头为两段组合结构，两段之间设有缓冲垫，反扭触头两端为球状，反扭触头设置2-4个。

本发明可在打捞器投放遇阻、内管总成提升卡阻时使用，彻底清除钻杆内壁泥皮，以确保打捞器和内管总成在钻杆内运行顺畅；也可以定期使用，检查钻杆内壁结泥皮情况，及时清理泥皮，避免泥皮过厚影响取心作业。本发明在井内下放过程中连续测量钻杆内径以确定结泥皮位置与泥皮厚度，提升过程中依次启动刮泥器反扭总成和切削总成，相互配合完成泥皮清理工作，从而保持钻杆内壁清洁，避免结泥皮造成的取心受阻问题。本发明结构简单、各部件工作稳定可靠，便于加工制造与野外施工使用。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明工作状态示意图；

图2是刮泥器刮刀张开状态的结构示意图；

图3是图2中a处的局部放大视图；

图4是刮泥器刮刀收回状态的结构示意图。

图中各标号为：1、变径接头，2、绳索取心钻杆，3、反扭电机罩，4、反扭电机，5、反扭电机输出轴，6、丝杠，7、套筒，8、丝母，9、滑套，10、销轴，11、滑移锥，12、反扭接头，13、弹簧，14、反扭触头，15、缓冲垫，16、切削电机罩，17、切削电机，18、切削电机输出轴，19、刀座，20、刀架，21、刮刀，22、磁铁，23、控制器，24、绞车，25、滑轮，26、铠装电缆，27、井径碳管，28、刮泥器，29、钻头。

具体实施方式

参看图1，本发明包括上下连接的井径探管27和刮泥器28，装置工作时,井径探管和刮泥器位于绳索取心钻杆2内。井径探管上部设有铠装电缆26，铠装电缆经滑轮25连接绞车24。绞车为井径探管与刮泥器的下放与提升提供动力，具有两级调速。铠装电缆具有提升井内部件、传输数据信息、为刮泥器供电等功能，铠装电缆的抗拉强度超过刮泥器工作所需的反扭力，铠装电缆连接控制器，控制器可显示并记录深度、井径、绞车提升力等参数，控制绞车速度、井内仪器升降与刮泥器启停。

参看图2-4，刮泥器是本发明的关键部件，刮泥器由上下设置相互连接的反扭总成和切削总成组成。反扭总成包括反扭电机4、丝杠机构、滑移锥11、套筒7、滑套9、反扭接头12和反扭触头14。反扭电机为正反转低速大扭矩电机，反扭电机设有反扭电机罩3、反扭电机输出轴5。丝杠机构设有螺纹配合的丝杠6和丝母8。套筒7的上端螺纹连接反扭电机罩，套筒下端螺纹连接反扭接头，滑套固定在套筒内，丝母下部为外六方，滑套为内六方，两者间隙配合，可实现自由滑动。反扭电机输出轴5与丝杠上部固定连接，丝母下部由销轴10连接滑移锥，滑移锥上部为圆柱体下部为圆锥体，滑移锥由丝杠机构带动上下移动。反扭接头沿径向均布2-4个反扭触头安装孔，各反扭触头分别位于反扭触头安装孔内，反扭触头与反扭触头安装孔之间设有弹簧13。反扭触头为两段组合结构，两段之间设有缓冲垫15。滑移锥在下移过程触压反扭触头，反扭触头触压绳索取心钻杆2的内壁，实现反扭，反扭过程刮泥器不随刮刀的工作而转动。所述切削总成包括切削电机罩16、切削电机17、切削电机输出轴18、刀座19、刀架20和刮刀21，切削电机罩16固接切削电机，切削电机罩上部螺纹连接反扭接头的下部，切削电机罩下部螺纹连接刀座。刀架上部穿过刀座，刀架上部固接切削电机输出轴，刀架下部铰接刮刀。刮刀设置2-4片，各刮刀的外侧刃部设有齿形刃，刮刀内侧背部设有磁铁22。刀架与刀座之间设有防水的密封圈。切削电机旋转，在离心力作用下刮刀张开工作，切削电机停转，在磁铁的吸力作用下刮刀闭合。图2所示为刮泥器工作、刮刀张开时的状态，图4所示为刮泥器未工作、刮刀收回时的状态。

以下结合附图，详细说明本发明的工作过程。在绳索取心钻进中，如出现绳索取心钻杆内壁结泥皮造成打捞器投放遇阻或内管总成提升卡阻时，通过铠装电缆将井径探管和刮泥器下入井内，如图1所示。井径探管在下放过程中，连续测量钻杆内径，刮泥器处于非工作状态，如图4所示，反扭总成处于收敛状态，丝母、滑移锥处于顶部位置，反扭触头收敛在反扭接头内，不与钻杆接触，刮刀在磁铁吸力作用下处于收回状态。根据钻杆内壁结泥皮规律与经验，井内仪器下放深度一般不超过80米，当井径探管下放至设定深度且钻杆内壁连续无泥皮后开始提升。提升过程中接近泥皮段时，绞车切换为低速提升，首先反扭电机反转，通过丝杠机构带动滑移锥向下移动，滑移锥在往下移动过程中推动反扭触头，反扭触头挤压弹簧向外侧张开，当丝母下移至底部限位时，反扭触头紧密触压绳索取心钻杆的内壁，绞车提升力逐渐升高直至最高值，表明反扭总成处于张开状态，可提供反扭力，关闭反扭电机。然后开启切削电机，刮刀在离心力作用下克服磁铁吸力张开，锯齿状的切削刃与绳索取心钻杆的内壁接触，连续回转切削，实现清理泥皮的目的，如图2所示。钻杆内壁泥皮清理结束后，首先关闭切削电机，刮刀在自重和吸力作用下处于收敛状态；然后开启反扭电机正转，通过丝杠机构带动滑移锥上移动直至顶部限位，滑移锥在往上移动过程中，反扭触头与绳索取心钻杆内壁分离，绞车提升力逐渐降低至正常值，当丝母上移至顶部限位时，反扭触头完全收敛于反扭接头内，刮泥器恢复非工作状态，完成泥皮清理作业。