一种海上钻井平台海洋岩土钻孔取心装置的制作方法

本发明涉及海洋勘测，尤其涉及一种海上钻井平台海洋岩土钻孔取心装置。

背景技术：

1、海上钻井平台是主要用于钻探井的海上结构物，除了为石油进行钻探外，通常还用于深海地质勘探，深海地质勘探需要在水下钻探获取岩心样本，为发现和研究海底矿产资源提供重要依据，而获取岩心样本便需要使用对应的岩心取样设备。

2、申请号为cn201910170094.x的专利公开了一种全封闭岩心取样装置，包括钻具外管、钻具内管和钻头，钻具外管连接钻头，钻具内管连接取心管接头的上部，取心管接头下部连接取样器，取样器包括拦簧座、支撑座、瓣爪和弹簧片，支撑座位于拦簧座内，拦簧座上部与取心管接头螺纹连接，拦簧座内设有支撑台，支撑座位于拦簧座内、由支撑台支撑，所述瓣爪设置数块，各瓣爪外壁固定弹簧片，各瓣爪可相对支撑座开合，各瓣爪闭合状态构成弹头形状的封闭曲面，各瓣爪全开启状态瓣爪挤压弹簧片。

3、但是目前的岩心取样设备取心部分与钻头和钻杆为一体结构，进行钻探取心时，需要将钻头和钻杆以及取心部分全部提出并内部岩心取出，然后再放下进行钻取，一次只能钻取一条岩心，无法连续进行钻孔取心，整体取心勘测效率较低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种海上钻井平台海洋岩土钻孔取心装置，以解决目前的岩心取样设备取心部分与钻头和钻杆为一体结构，一次只能钻取一条岩心，无法连续进行钻孔取心，整体工作效率较低的问题。

2、基于上述目的，本发明提供了一种海上钻井平台海洋岩土钻孔取心装置，包括有主钻头，所述主钻头的上方连接设置有多个钻具套管，所述主钻头的中间设置有钻孔套管，还包括：

3、岩心分离管，设置于所述主钻头与钻具套管之间，所述岩心分离管的侧壁内部环绕设置有多个收纳导向槽，所述收纳导向槽由上至下依次由竖直段、弧形段和水平段构成，所述水平段靠近所述岩心分离管一端设置有导向开口，所述竖直段依次通过弧形段、水平段和导向开口与所述岩心分离管的内部相互连通；

4、导向链块，设置于所述收纳导向槽的内部，所述收纳导向槽的内部设置有多个导向链块，多个导向链块之间首尾相互转动连接，位于最底部的导向链块的外侧连接设置有破碎顶头；

5、液压伸缩杆，设置于所述收纳导向槽的顶端，位于最顶部的导向链块与所述液压伸缩杆的底端相互连接，所述液压伸缩杆推动所有导向链块沿收纳导向槽滑动，以推动破碎顶头通过导向开口伸入岩心分离管内部，将位于岩心分离管中的岩心顶压破碎分离为上下两段；

6、单元取心管，嵌合滑动设置于所述钻具套管内部，所述单元取心管的内壁中间环绕设置有多个导向夹持块，所述单元取心管的上方连接设置有牵引钢索。

7、进一步的，所述主钻头还包括超径钻头，所述超径钻头环绕设置于所述钻孔套管的外侧，所述钻孔套管的底端设置有钻取开口，所述超径钻头的直径大于所述岩心分离管和钻具套管的外径，所述钻孔套管、单元取心管以及岩心分离管的内径相等。

8、进一步的，所述导向链块的外壁中间设置有间隔滚轮，所述导向链块与所述收纳导向槽之间尺寸相互配合，所述导向链块通过所述间隔滚轮与所述收纳导向槽滑动连接。

9、进一步的，所述液压伸缩杆主要包括竖向液压套，所述竖向液压套的内侧嵌套滑动设置有顶压活塞，所述顶压活塞的下方连接设置有活塞顶杆，所述活塞顶杆的底端与位于所述收纳导向槽内部最顶部的导向链块相互连接，所述竖向液压套的顶端连接设置有液压控制管。

10、进一步的，所述钻具套管的上下两端分别设在有锥形套筒和锥形接头，所述锥形套筒和所述锥形接头之间通过螺纹可拆卸连接，所述岩心分离管的顶端也设置有锥形套筒，所述钻具套管的侧壁中间还设置有竖向导压管，所述竖向导压管与所述液压控制管相互连接。

11、进一步的，所述单元取心管的上下两端均设置有取心开口，所述取心开口的中间设置有锥形导向套，所述岩心分离管的内侧上端设置有环形让位槽，所述环形让位槽的内径大于所述单元取心管的外径，所述导向开口位于所述岩心分离管的内壁下端。

12、进一步的，所述单元取心管的内壁中间环绕设置有多个嵌合收纳槽，所述导向夹持块位于所述嵌合收纳槽的内侧，所述嵌合收纳槽与所述导向夹持块之间尺寸相互配合，所述弧形夹持块的底端设置有夹持转轴，所述弧形夹持块通过所述夹持转轴与单元取心管转动连接，所述弧形夹持块靠近所述单元取心管中心处一侧设置有弧形导向面，所述弧形导向面的中间设置有多个夹持齿，并且弧形夹持块倾斜向上设置。

13、进一步的，所述钻具套管的内壁中间环绕设置有多个滚轮导向槽，所述滚轮导向槽的竖直中心线与所述钻具套管的竖直中心线相互平行，所述单元取心管的外壁中间环绕设置有多个导向滚轮，所述导向滚轮与所述滚轮导向槽一一相互对应设置且尺寸相互配合，所述导向滚轮的轴向中心线与所述滚轮导向槽的竖直中心线相互垂直。

14、进一步的，所述取心开口的中间设置有封闭球阀，所述封闭球阀的内侧嵌合设置有球型阀芯，所述球型阀芯的中间设置有贯通开口，所述贯通开口与所述单元取心管的内径尺寸相等，所述球型阀芯的左右两侧均设置有调节转轴，所述调节转轴的轴向中心线与所述单元取心管的竖直中心线之间相互垂直，所述球型阀芯通过所述调节转轴与单元取心管转动连接。

15、进一步的，所述调节转轴的轴端设置有调节齿轮，所述单元取心管的侧壁中间竖向设置有竖直导向槽，所述竖直导向槽的内侧嵌合滑动设置有联动滑块，所述联动滑块的中间设置有调节齿条，所述调节齿条与所述调节齿轮之间相互啮合，所述联动滑块的顶端连接设置有调节伸缩杆，所述调节伸缩杆牵引联动滑块沿竖直导向槽上下滑动，进而通过调节齿条驱动所有调节齿轮同步转动。

16、本发明的有益效果：从上面所述可以看出，本发明提供的一种海上钻井平台海洋岩土钻孔取心装置，通过钻具套管驱动主钻头和钻孔套管转动进行钻取工作，岩心通过钻孔套管钻取后伸入岩心分离管和钻具套管内部，而岩心分离管中的设置的液压伸缩杆可以推动通过导向链块推动破碎顶头伸入岩心分离管内部，将位于岩心分离管中的岩心顶压为上下两段，然后单元取心管可以沿钻具套管滑动，以嵌套在破碎分离的上段岩心外侧，并通过导向夹持块夹持固定岩心，然后单元取心管可以通过牵引钢索的牵引向上移动，将单元取心管和夹持的岩心取出，以实现钻孔取心，而通过循环进行钻取、破碎分离和夹持牵引工作，便可进行连续钻孔取心工作，有利于提高取心勘测效率。

技术特征：

1.一种海上钻井平台海洋岩土钻孔取心装置，包括有主钻头(1)，所述主钻头(1)的上方连接设置有多个钻具套管(5)，所述主钻头(1)的中间设置有钻孔套管(101)，其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的海上钻井平台海洋岩土钻孔取心装置，其特征在于，所述主钻头(1)还包括超径钻头(103)，所述超径钻头(103)环绕设置于所述钻孔套管(101)的外侧，所述钻孔套管(101)的底端设置有钻取开口(102)，所述超径钻头(103)的直径大于所述岩心分离管(2)和钻具套管(5)的外径，所述钻孔套管(101)、单元取心管(6)以及岩心分离管(2)的内径相等。

3.根据权利要求1所述的海上钻井平台海洋岩土钻孔取心装置，其特征在于，所述导向链块(3)的外壁中间设置有间隔滚轮(301)，所述导向链块(3)与所述收纳导向槽(202)之间尺寸相互配合，所述导向链块(3)通过所述间隔滚轮(301)与所述收纳导向槽(202)滑动连接。

4.根据权利要求1所述的海上钻井平台海洋岩土钻孔取心装置，其特征在于，所述液压伸缩杆(4)主要包括竖向液压套(401)，所述竖向液压套(401)的内侧嵌套滑动设置有顶压活塞(402)，所述顶压活塞(402)的下方连接设置有活塞顶杆(403)，所述活塞顶杆(403)的底端与位于所述收纳导向槽(202)内部最顶部的导向链块(3)相互连接，所述竖向液压套(401)的顶端连接设置有液压控制管(404)。

5.根据权利要求4所述的海上钻井平台海洋岩土钻孔取心装置，其特征在于，所述钻具套管(5)的上下两端分别设在有锥形套筒(501)和锥形接头(502)，所述锥形套筒(501)和所述锥形接头(502)之间通过螺纹可拆卸连接，所述岩心分离管(2)的顶端也设置有锥形套筒(501)，所述钻具套管(5)的侧壁中间设置有竖向导压管(504)，所述竖向导压管(504)与所述液压控制管(404)相互连接。

6.根据权利要求1所述的海上钻井平台海洋岩土钻孔取心装置，其特征在于，所述单元取心管(6)的上下两端均设置有取心开口(601)，所述取心开口(601)的中间设置有锥形导向套(602)，所述岩心分离管(2)的内侧上端设置有环形让位槽(201)，所述环形让位槽(201)的内径大于所述单元取心管(6)的外径，所述导向开口(206)位于所述岩心分离管(2)的内壁下端。

7.根据权利要求1所述的海上钻井平台海洋岩土钻孔取心装置，其特征在于，所述单元取心管(6)的内壁中间环绕设置有多个嵌合收纳槽(7)，所述导向夹持块(701)位于所述嵌合收纳槽(7)的内侧，所述嵌合收纳槽(7)与所述导向夹持块(701)之间尺寸相互配合，所述弧形夹持块的底端设置有夹持转轴(704)，所述弧形夹持块通过所述夹持转轴(704)与单元取心管(6)转动连接，所述弧形夹持块靠近所述单元取心管(6)中心处一侧设置有弧形导向面(702)，所述弧形导向面(702)的中间设置有多个夹持齿(703)，并且弧形夹持块倾斜向上设置。

8.根据权利要求1所述的海上钻井平台海洋岩土钻孔取心装置，其特征在于，所述钻具套管(5)的内壁中间环绕设置有多个滚轮导向槽(503)，所述滚轮导向槽(503)的竖直中心线与所述钻具套管(5)的竖直中心线相互平行，所述单元取心管(6)的外壁中间环绕设置有多个导向滚轮(603)，所述导向滚轮(603)与所述滚轮导向槽(503)一一相互对应设置且尺寸相互配合，所述导向滚轮(603)的轴向中心线与所述滚轮导向槽(503)的竖直中心线相互垂直。

9.根据权利要求6所述的海上钻井平台海洋岩土钻孔取心装置，其特征在于，所述取心开口(601)的中间设置有封闭球阀(8)，所述封闭球阀(8)的内侧嵌合设置有球型阀芯(801)，所述球型阀芯(801)的中间设置有贯通开口(802)，所述贯通开口(802)与所述单元取心管(6)的内径尺寸相等，所述球型阀芯(801)的左右两侧均设置有调节转轴(803)，所述调节转轴(803)的轴向中心线与所述单元取心管(6)的竖直中心线之间相互垂直，所述球型阀芯(801)通过所述调节转轴(803)与单元取心管(6)转动连接。

10.根据权利要求9所述的海上钻井平台海洋岩土钻孔取心装置，其特征在于，所述调节转轴(803)的轴端设置有调节齿轮(804)，所述单元取心管(6)的侧壁中间竖向设置有竖直导向槽(9)，所述竖直导向槽(9)的内侧嵌合滑动设置有联动滑块(901)，所述联动滑块(901)的中间设置有调节齿条(902)，所述调节齿条(902)与所述调节齿轮(804)之间相互啮合，所述联动滑块(901)的顶端连接设置有调节伸缩杆(903)，所述调节伸缩杆(903)牵引联动滑块(901)沿竖直导向槽(9)上下滑动，进而通过调节齿条(902)驱动所有调节齿轮(804)同步转动。

技术总结
本发明涉及海洋勘测技术领域，具体涉及一种海上钻井平台海洋岩土钻孔取心装置，包括有主钻头，所述主钻头的上方连接设置有多个钻具套管，所述主钻头的中间设置有钻孔套管，还包括：岩心分离管，设置于所述主钻头与钻具套管之间。本发明通过钻具套管驱动主钻头和钻孔套管转动进行钻取工作，而岩心分离管中的设置的液压伸缩杆可以推动通过导向链块推动破碎顶头伸入岩心分离管内部，将位于岩心分离管中的岩心顶压为上下两段，然后单元取心管可以沿钻具套管滑动，嵌套并夹持固定岩心，然后通过牵引钢索的牵引向上移动，将夹持的岩心取出，以实现钻孔取心，而通过循环进行钻取、破碎分离和夹持牵引工作，便可进行连续钻孔取心工作。

技术研发人员：吕明喜,翟文琦,李国营,郭洪东,曹永青,徐鹏
受保护的技术使用者：胜利信科（山东）勘察测绘有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15