取心和无心钻进不提钻转换钻具的制作方法

本发明涉及钻探设备及其周边配套设施技术领域，特别是涉及一种取心和无心钻进不提钻转换钻具。

背景技术：

钻探施工时用在钻孔内的整根钻探管材柱及其接头的总称，钻具由主动钻杆、钻杆、岩心管以及底端的扩孔器和钻头组成，必要时还在岩心管上部加接钻铤。钻具的功用主要是在钻探岩层过程中给钻头传递钻头压力和回转扭矩，并向孔底输送钻孔冲洗液，收取岩矿心。

传统的石油钻井、地质钻探以及其他领域的钻探采取地下岩矿心或不取心钻进，两种方法转换时必须要提钻换钻具、钻头。深孔(井)提下一趟钻杆、更换钻具，要耗费大量的时间，影响钻探工作效率，工人劳动强度大，成本增大；地质岩心钻探虽然实现了不提钻绳索取心钻进工艺方法，但在需要不取心全面钻进时，也得把孔内钻杆全部提出地表才能转换不取心钻具。实际钻探中，如石油、天然气、地热、煤田等钻探，一般都是间断取心或钻进目的层时局部取心，其余孔段均为无岩心全面钻进，至目前为止，尚未解决不提钻来转换孔底取心和不取心钻进的钻具的技术方法。

因此，如何改变现有技术中，钻探过程中转换取心钻具和无心钻具时必须将钻具整体提出地表的现状，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种取心和无心钻进不提钻转换钻具，以解决上述现有技术存在的问题，无需将钻具整体结构提出地表即可完成取心钻具和无心钻具的转换，提高钻探效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种取心和无心钻进不提钻转换钻具，包括：

外管总成，所述外管总成包括钻杆转换接头、弹卡室、外管、扩孔器、传扭环和外钻头，所述弹卡室连接所述钻杆转换接头和所述外管，所述外管还与所述扩孔器相连，所述扩孔器套装于所述传扭环的外部，所述扩孔器连接所述外管和所述外钻头；

内管总成，所述内管总成包括捞矛头、弹卡板装置、单动装置、内管、传扭短节、内钻头、岩心容纳管和卡簧，所述捞矛头能够与打捞器相连，所述弹卡板装置能够卡紧所述弹卡室的内壁，所述弹卡板装置连接所述捞矛头和所述单动装置，所述捞矛头外套设悬挂环，所述外管的内部设置座环，所述座环套装在所述悬挂环的外部，所述单动装置位于所述内管和所述岩心容纳管之间，所述单动装置能够实现所述内管和所述岩心容纳管相对转动，所述内管通过所述传扭短节与所述内钻头相连，所述岩心容纳管位于所述内管的内部，所述卡簧与所述岩心容纳管相连，所述传扭短节与所述传扭环啮合传动，所述传扭短节与所述内钻头相连，所述卡簧设置于所述内钻头的内部，所述卡簧与所述岩心容纳管相连；

所述外管总成套装于所述内管总成的外部，所述内钻头伸出所述外钻头，且所述外管总成与所述内管总成同轴设置。

优选地，所述内管总成还包括卡簧座，所述卡簧通过卡簧座与所述岩心容纳管相连，所述卡簧座与所述岩心容纳管之间设置卡簧挡圈。

优选地，所述弹卡板装置包括打捞体、弹性件和卡板，所述弹性件与所述打捞体相连，所述卡板与所述打捞体铰接，所述卡板能够在压力作用下张开并与所述弹卡室的内壁相抵，所述卡板能够在所述弹性件的拉力作用下收拢。

优选地，所述弹性件为弹簧，所述弹卡板装置还包括弹簧套，所述弹性件设置于所述弹簧套内，所述弹簧套连接所述捞矛头和所述打捞体。

优选地，所述捞矛头上设置铰轴，所述卡板上设置长孔，所述铰轴铰接于所述长孔内，且所述铰轴能够沿着所述长孔的长轴方向往复移动。

优选地，所述传扭短节与所述内钻头可拆卸连接。

优选地，所述传扭短节与所述内钻头螺纹连接，所述传扭短节与所述内钻头的螺纹紧固方向与所述内钻头的转动方向相同。

优选地，所述外钻头的内径较所述内钻头的外径大3-4mm。

优选地，所述内钻头伸出所述外钻头的长度为5-10cm。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：本发明的取心和无心钻进不提钻转换钻具，包括外管总成和内管总成，内管总成包括内管和岩心容纳管，岩心容纳管设置于内管中，岩心容纳管和内管通过单动装置能够保持相对转动，内管与内钻头相连，内管通过传扭短节和传扭环与外管传动相连，外钻头与外管相连，取心钻进时，岩心进入岩心容纳管中，通过卡簧卡取岩心，外管、外钻头、内管和内钻头同步转动，岩心容纳管和卡簧保持相对静止，保护岩心不受损伤；当作业状态需要更换为无心钻进时，通过将捞矛头与打捞器相连，打捞器将内管总成打捞出地表，更换内钻头，再将内管总成投入外管总成中，无需将钻具全部结构提出地表，即可完成钻头的转换工序，提高钻探工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的取心和无心钻进不提钻转换钻具的剖切结构示意图；

图2为本发明的取心和无心钻进不提钻转换钻具的内管总成的剖切结构示意图；

图3为图1中a处的放大结构示意图；

图4为图1中b处的放大结构示意图；

图5为图1中c处的放大结构示意图；

其中，1为外管总成，2为内管总成，3为弹卡室，4为外管，5为扩孔器，6为传扭环，7为外钻头，8为捞矛头，9为弹卡板装置，10为单动装置，11为内管，12为传扭短节，13为内钻头，14为岩心容纳管，15为卡簧，16为悬挂环，17为座环，18为卡簧座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种取心和无心钻进不提钻转换钻具，以解决上述现有技术存在的问题，无需将钻具整体结构提出地表即可完成取心钻具和无心钻具的转换，提高钻探效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1-5，其中，图1为本发明的取心和无心钻进不提钻转换钻具的剖切结构示意图，图2为本发明的取心和无心钻进不提钻转换钻具的内管总成的剖切结构示意图，图3为图1中a处的放大结构示意图，图4为图1中b处的放大结构示意图，图5为图1中c处的放大结构示意图。

本发明提供一种取心和无心钻进不提钻转换钻具，包括：

外管总成1，外管总成1包括钻杆转换接头、弹卡室3、外管4、扩孔器5、传扭环6和外钻头7，弹卡室3连接钻杆转换接头和外管4，外管4还与扩孔器5相连，扩孔器5套装于传扭环6的外部，扩孔器5连接外管4和外钻头7；

内管总成2，内管总成2包括捞矛头8、弹卡板装置9、单动装置10、内管11、传扭短节12、内钻头13、岩心容纳管14和卡簧15，捞矛头8能够与打捞器相连，弹卡板装置9能够卡紧弹卡室3的内壁，弹卡板装置9连接捞矛头8和单动装置10，捞矛头8外套设悬挂环16，外管4的内部设置座环17，座环17套装在悬挂环16的外部，单动装置10位于内管11和岩心容纳管14之间，单动装置10能够实现内管11和岩心容纳管14相对转动，内管11通过传扭短节12与内钻头13相连，岩心容纳管14位于内管11的内部，卡簧15与岩心容纳管14相连，传扭短节12与传扭环6啮合传动，传扭短节12与内钻头13相连，卡簧15设置于内钻头13的内部，卡簧15与岩心容纳管14相连；

外管总成1套装于内管总成2的外部，内钻头13伸出外钻头7，且外管总成1与内管总成2同轴设置。

本发明的取心和无心钻进不提钻转换钻具，包括外管总成1和内管总成2，内管总成2包括内管11和岩心容纳管14，岩心容纳管14设置于内管11中，岩心容纳管14和内管11通过单动装置10能够保持相对转动，内管11与内钻头13相连，内管11通过传扭短节12和传扭环6与外管4传动相连，外钻头7与外管4相连，取心钻进时，岩心进入岩心容纳管14中，通过卡簧15卡取岩心，外管4、外钻头7、内管11和内钻头13同步转动，岩心容纳管14和卡簧15保持相对静止，保护岩心不受损伤；当作业状态需要更换为无心钻进时，通过将捞矛头8与打捞器相连，打捞器将内管总成2打捞出地表，更换内钻头13，再将内管总成2投入外管总成1中，无需将钻具全部结构提出地表，即可完成钻头的转换工序，提高钻探工作效率。

其中，内管总成2还包括卡簧座18，卡簧15通过卡簧座18与岩心容纳管14相连，卡簧座18与岩心容纳管14之间设置卡簧15挡圈。悬挂环16和座环17相配合能够使内管总成2中的卡簧座18与内钻头13保持一定间隙，防止损坏卡簧座18，并保证内管11的单动性和通水性。

具体地，弹卡板装置9包括打捞体、弹性件和卡板，弹性件与打捞体相连，卡板与打捞体铰接，卡板能够在压力作用下张开并与弹卡室3的内壁相抵，卡板能够在弹性件的拉力作用下收拢。在本具体实施方式中，弹性件为弹簧，弹卡板装置9还包括弹簧套，弹性件设置于弹簧套内，弹簧套连接捞矛头8和打捞体。捞矛头8上设置铰轴，卡板上设置长孔，铰轴铰接于长孔内，且铰轴能够沿着长孔的长轴方向往复移动。打捞器与捞矛头8相连，对内管总成2向上提时，铰轴移动至长孔的上端，卡板收拢，使内管总成2能够顺利提出；当需要下放内管总成2时，卡板在弹簧的压力作用下张开一定角度，当下放至弹卡室3时，卡板张开角度变大并与弹卡室3的内壁相抵接，防止内管总成2在钻探过程中上窜；在内管总成2的下放过程中，如果遇到阻碍，钻具质量和向下运动的惯性使卡板向内收拢，使内管总成2顺利通过。

另外，传扭短节12与内钻头13可拆卸连接，便于更换内钻头13，进而节约更换钻头时间。

在本具体实施方式中，传扭短节12与内钻头13螺纹连接，传扭短节12与内钻头13的螺纹紧固方向与内钻头13的转动方向相同，防止钻头在钻探过程中松脱。

进一步地，外钻头7的内径较内钻头13的外径大3-4mm；内钻头13伸出外钻头7的长度为5-10cm。

需要说明的是，本发明的单动装置10依靠推力轴承及其他支撑传递部件实现内管与岩心容纳管14相对转动，且本发明的取心和无心钻进不提钻转换钻具为了实现正常运转，设置液体流通的阀门等，因本发明的钻具不涉及对上述结构进行改进，因此，不再赘述。

本发明的取心和无心钻进不提钻转换钻具，岩心容纳管14设置于内管11中，岩心容纳管14顶部与弹卡板装置9、单动装置10连接，岩心容纳管14底部连接卡簧15，取心钻进时，岩心容纳管14不转动以起到保护岩心的作用；内管总成2和外管总成1通过传扭短节12和传扭环6配合，实现同步回转，内管11上部限位通过弹卡板装置9实现。钻探取心或无心钻进进行转换时，采用钻杆内下放绳索打捞器将内管总成2打捞到地表，更换内钻头13，再将内管总成2通过钻杆内腔投入到外管总成1内，不需要提孔内钻杆，就可实现取心或无心钻进转换的目的，节省转换时间，提高钻探工作效率。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。