适用于水下作业的无泵钻具的制作方法

本发明涉及地质勘探技术领域，具体地，涉及一种适用于水下作业的无泵钻具。

背景技术：

在地质钻探取样过程中，钻进岩层时，需要采用泵将冲洗液注入钻孔，将钻头钻探过程中产生的岩屑带走并建立冲洗液循环。在rov(遥控无人潜水器)进行海底浅层钻探作业时，往往需要借助泥浆泵或水泵建立冲洗液循环，配备深海泥浆泵将增加高额成本，同时增加了海底钻探系统的总重量，并减少rov的有效载荷，降低了效率。

专利文献cn107448145a公开了一种海底深孔钻机及作业方法。所述海底深孔钻机包括机架、钻进机构、冲洗系统、箱式钻杆钻具库、两个箱式内管库、接卸杆机构及液压系统，所述箱式钻杆钻具库用于存放钻杆和钻具外管，所述箱式内管库用于存放钻具内管和内管总成，所述接卸杆机构包括抓杆机构和受杆机构，所述抓杆机构用于从箱式钻杆钻具库中将钻杆或钻具外管取出并移动到受杆机构的抓取位置，并用于从箱式内管库中将内管或内管总成取出并移动到受杆机构的抓取位置，所述受杆机构用于接收来自抓杆机构送来的钻杆、钻具外管、内管或内管总成，并移动到插接位置。但给深孔钻机中的冲洗系统也采用冲洗泵，不但增加了钻机的重量，也增加了成本。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于水下作业的无泵钻具。

根据本发明提供的一种适用于水下作业的无泵钻具，包括海底钻机1、取样管5、钻头6以及导流腔4；

所述取样管5的一端安装在海底钻机1上，所述取样管5的另一端安装有钻头6；

所述导流腔4沿取样管5的周向设置并与取样管5相连通。

优选地，所述导流腔4包括腔体41以及设置在腔体41周向并与腔体41相连通的多个离心延伸口42。

优选地，所述离心延伸口42的开口方向与取样管5的转动方向相同。

优选地，所述离心延伸口42与腔体41一体成型或焊接。

优选地，所述取样管5和钻头6螺纹连接。

优选地，还包括钻具接头3；

所述海底钻机1上设置有海底钻机输出轴2；

所述取样管5通过钻具接头3安装在海底钻机输出轴2上。

优选地，所述钻具接头3和取样管5螺纹连接。

优选地，所述腔体41为圆柱形结构的腔体；

所述腔体41焊接在导流腔4靠近海底钻机1的一端；

所述腔体41沿导流腔4的周向对称设置。

优选地，还包括遥控无人潜水器，所述海底钻机1可拆卸的安装在遥控无人潜水器上。

优选地，所述取样管5为圆柱形结构的腔体。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过在钻具上端外侧设置导流腔4的方式，使钻具本身在钻进过程中即可建立冲洗液正循环，解决了现有技术中海底钻探过程中还需要泥浆泵提供冲洗液的现状，降低了海底钻探系统的总重量，使rov可以搭载更多科学载荷，同时提高了钻进效率和取样质量。

2、取样管5、钻头6能够随时拆下维修或更换，结构简单，操作方便，便于维修。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中导流腔4的a-a剖面示意图；

图3为取样管5转动时水流的方向示意图；

图4为导流腔4跟随取样管5转动时转动方向以及水流的方向示意图。

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

针对现有技术中的缺陷，本发明提供的一种适用于水下作业的无泵钻具，通过在钻具上端外侧设置导流腔4的方式，使钻具本身在钻进过程中即可建立冲洗液正循环，改变了海底钻探过程中需要泥浆泵提供冲洗液的现状，降低了海底钻探系统的总重量，使rov可以搭载更多科学载荷，同时提高了钻进效率和取样质量。

具体地，如图1所示，包括海底钻机1、取样管5、钻头6以及导流腔4，所述取样管5的一端安装在海底钻机1上，所述取样管5的另一端安装有钻头6，所述导流腔4沿取样管5的周向设置并与取样管5相连通，在一个优选例中，还包括钻具接头3，所述海底钻机1上设置有海底钻机输出轴2，所述取样管5通过钻具接头3安装在海底钻机输出轴2上，所述钻具接头3和取样管5螺纹连接，所述取样管5和钻头6螺纹连接，因此，取样管5、钻头6能够随时拆下维修或更换，结构简单，操作方便，便于维修。

具体地，如图1所示，所述导流腔4包括腔体41以及设置在腔体41周向并与腔体41相连通的多个离心延伸口42，在一个优选例中，如图2所示，所述腔体41为圆柱形结构的腔体，所述离心延伸口42与腔体41一体成型，所述取样管5为圆柱形结构的腔体，所述腔体41焊接在导流腔4靠近海底钻机1的一端，所述腔体41沿导流腔4的周向对称设置。在一个变化例中，所述离心延伸口42与腔体41焊接。

具体地，还包括遥控无人潜水器，所述海底钻机1可拆卸的安装在遥控无人潜水器上，通过遥控无人潜水器能够控制海底钻机1的动作，实现钻探作业。在一个优选例中，海底钻机1通过螺栓固定在遥控无人潜水器上，在一个变化例中，海底钻机1通过相匹配的卡扣件安装在遥控无人潜水器上。

本发明的工作原理如下：

本发明工作时，整套设备均置于海底，浸泡于海水中，将海底钻机1紧固安装在遥控无人潜水器上，钻探作业时在海底钻机1的驱动下，海底钻机输出轴2绕轴向方向转动，从钻头6到取样管5的方向看导流腔4做顺时针旋转，导流腔4延伸出的离心延伸口42外缘的直径较大，且其开口方向与钻头6旋转方向相同，如图4所示，当钻头6旋转时，离心延伸口42正面的水受到其侧壁和底面的挤压进入取样管5内部，继而沿取样管5的内部向靠近钻头6的方向运动，最终通过钻头6的水口排出取样管5，这样，在钻进过程中就建立了冲洗液正循环；进一步地，如图3所示，水从导流腔4的离心延伸口42向里运动，进入到取样管5的内部，外部的水源源不断的进入取样管5的内部，产生沿取样管向下的压力，在压力作用下，取样管5内部的水沿着钻头6底部的水口冲出取样管5，同时带走了钻探过程中产生的岩屑，这样便在钻进过程中建立了冲洗液的正循环。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。