专利名称：大直径岩心采取装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及钻井作业中的一种岩心采取装置，它适用于在硬岩钻进中采取大直径岩心在建筑、水利水电、铁路、公路桥梁等工程施工中，经常需要在硬岩中钻进直径为0.5-1.5米的大直径井，这类井采用取心钻进可以大大提高钻进效率，降低钻井费用，但是大直径岩心的采取成为难题，目前多采用″楔、炸、憋、撬、劈″等费时费力的人工方法采取岩心，还没有与大直径取心钻进相配套的岩心采取装置，使大直径取心钻进方法的推广应用受到阻碍。
本发明的目的是提供一种快速、可靠、安全地采取大直径岩心的装置，该装置能够在井眼中把已钻成的大直径岩心切断并从井内取出。
为了实现上述目的，本发明的解决方案是在圆筒形刀架上设置岩心切割组件、岩心切割到位报信组件和卡紧岩心的卡瓦组件。
采用这样的结构，由于切割岩心采用的是机械锯切法，因此它可以实现快速切割；岩心切割到位后通过报信组件报信并由卡瓦组件卡紧扭断岩心，因此该装置能够可靠地把岩心从井内取出；如果岩心切割组件出问题，不能切断岩心，通过反转可以使岩心切割组件回位，以便取出取心装置修复再用，因此它能够实现安全使用。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作详细介绍。
图1是本发明大直径岩心采取装置的剖视图；图2是图1所示大直径岩心采取装置沿I-I线的剖视图；图3是图1所示大直径岩心采取装置沿II-II线的剖视图；图4是图3中推杆的A向视图；图5是图4中推杆的右侧视图。
在图1和图2中，由锯条1和摩擦块2组成的岩心切割组件安装在圆筒形刀架3的底端，摩擦块2的底端高于圆筒形刀架3的底端，它可以沿着圆筒形刀架3上的环形槽4滑动。锯条1一端固定在圆筒形刀架3上，另一端固定在摩擦块2上。锯条1是直径为6-12mm的钢丝，钢丝上安装超硬材料作为切削具，所说的超硬材料可以是人造金刚石、天然金刚石、立方氮化硼、硬质合金等，切削具遭受磨损后可以更换。
如图1、图3、图4和图5所示，大直径岩心采取装置的岩心切割到位报信组件由挡水环5和推杆6组成。挡水环5(如图3所示)上开有多个水眼7，挡水环5安装在圆筒形刀架3的环形槽8中，一端呈自由状态，另一端与弹簧9连接，弹簧9固定在圆筒形刀架3的壁上。推杆6(如图5所示)上端的凸块10卡在挡水环5上的凹槽11中，推杆凸块10的下方有一凹槽12。推杆6(见图4)的中部用螺钉13固定在圆筒形刀架3上，在推杆上螺钉固定处开有长条形槽14，推杆6可以顺着螺钉13上下移动。推杆6的下端面为斜面15，在推杆6的下端装有压簧16。
如图1、图3及图4所示，大直径岩心采取装置卡紧岩心的卡瓦组件由活动卡瓦17和固定卡瓦18组成。两块卡瓦相对称地安装在圆筒形刀架3上部的楔形槽19、19′中，固定式卡瓦18固定安装在圆筒形刀架3的槽19′中，，活动卡瓦17上有一凹槽20，挡水环5上的凸块21卡在活动卡瓦的凹槽20中，挡水环5紧靠凸块21处开有凹槽22。
下面介绍上述装置的工作原理。钻进结束、大直径岩心形成后，把上述装置下入井中。取心前，该装置的锯条1呈弯曲状紧贴在圆筒形刀架3的壁上(如图2所示)，因此取心装置可以顺利下入井内。取心装置下入井底后，用地面钻机对钻具施加轴向压力，该力作用在摩擦块2上，同时回转钻具，由于摩擦块2与井底之间的摩擦力阻碍摩擦块2转动，而圆筒形刀架3相对于摩擦块2转动了一定角度，因此锯条被张紧，随着钻具的继续转动，锯条1上的切削具不断横向切割岩心，直至切割到位，岩心根部仅存少量残留柱。岩心切割到位前，如图3所示，挡水环5、活动卡瓦17及推杆6在压簧16及螺钉13的作用下处于互锁状态，此时弹簧9呈拉伸状态，挡水环5上的水眼7与圆筒形刀架3上的水眼相通，泵送的冲洗液可以通过水眼到达井底。岩心切割到位时，摩擦块2与推杆6的底端斜面15接触，并推动推杆6向上移动，使推杆6的凸块10与挡水环5上的凹槽11脱离，推杆6上的凹槽12对着挡水环5，挡水环5在弹簧9的作用下穿过凹槽12向右移动一个过水眼直径的距离，将水眼7全部挡住，切断过水通道，地面泵压升高，达到报信的目的。与此同时，由于挡水环5的右移，挡水环5上的凸块20也脱离活动卡瓦17上的凹槽21，活动卡瓦17解卡并从圆筒形刀架3的楔形槽19中滑出，它与固定卡瓦18一起卡紧岩心，在回转力的作用下扭断残留岩心柱，并提离井底至地面。如果岩心切割组件出问题不能切断岩心，可以通过反转使锯条1回位紧贴圆筒形刀架3的内壁，使取心装置顺利提离井内，因此不会造成井内事故。
权利要求
1.一种大直径岩心采取装置，其特征在于在圆筒形刀架(3)上设置岩心切割组件、岩心切割到位报信组件和卡紧岩心的卡瓦组件。
2.根据权利要求1所述的大直径岩心采取装置，其特征在于岩心切割组件由锯条(1)和摩擦块(2)组成，摩擦块(2)安装在圆筒形刀架(3)的底部，摩擦块(2)的底端高于圆筒形刀架(3)的底端，它可以沿着圆筒形刀架上的环形槽(4)滑动；锯条(1)一端固定在圆筒形刀架(3)上，另一端固定在摩擦块(2)上。
3.根据权利要求2所述的大直径岩心采取装置，其特征在于在锯条(2)上安装切削具，所说的切削具为超硬材料。
4.根据权利要求1所述的大直径岩心采取装置，其特征在于岩心切割到位报信组件包括挡水环(5)和推杆(6)，挡水环(5)安装在圆筒形刀架(3)上部的环形槽(8)中，一端呈自由状态，另一端与弹簧(9)连接，弹簧(9)固定在圆筒形刀架(3)的壁上；推杆(6)上端的凸块(10)卡在挡水环(5)上的槽(11)中，推杆(6)的中部用螺钉(13)固定在圆筒形刀架(3)的壁上。
5.根据权利要求4所述的大直径岩心采取装置，其特征在于在挡水环(5)上有多个水眼(7)。
6.根据权利要求4所述的大直径岩心采取装置，其特征在于推杆凸块(10)的下方有一凹槽(12)；在推杆(6)的螺钉(13)固定处开有长条形槽(14)，推杆(6)可以顺着螺钉(13)上、下移动；在推杆(6)下端装有弹簧(16)，推杆(6)的底端面为锥面(15)。
7.根据权利要求1所述的大直径岩心采取装置，其特征在于卡紧岩心的卡瓦组件由活动卡瓦(17)和固定卡瓦(18)组成，活动卡瓦(17)穿过挡水环(5)上的凹槽(22)安装在圆筒形刀架(3)上部分的楔形槽(19)中，该卡瓦上有一凹槽(20)，挡水环(5)上的凸块(21)卡在活动卡瓦(17)的凹槽(20)中；固定卡瓦(18)装在与活动卡瓦(17)相对称的圆筒形刀架(3)的楔形槽(19′)中，并固定在圆筒形刀架(3)的壁上
8.根据权利要求7所述的大直径岩心采取装置，其特征在于挡水环(5)在推杆(6)和弹簧(9)的作用下向右移动，挡水环(5)上的凸块(21)从活动卡瓦(17)的槽(20)中退出，活动卡瓦(17)解卡并从楔形槽(19)中滑出卡紧岩心
全文摘要
本发明公开了一种由圆筒形刀架(3)、岩心切割组件、岩心切割到位报信组件和卡紧岩心的卡瓦组件组成的大直径岩心采取装置。岩心切割组件包括锯条(1)和摩擦块(2)；岩心切割到位报信组件包括挡水环(5)和推杆；卡紧岩心的卡瓦组件包括活动卡瓦(17)和固定卡瓦。该装置采用带切削具的锯条锯切岩心，岩心切割到位后由报信组件报信并由卡瓦组件卡紧扭断岩心直至提升到地面，因此它能够实现快速、可靠、安全地采取大直径岩心。
文档编号E21B25/00GK1136129SQ9611750
公开日1996年11月20日 申请日期1996年4月1日 优先权日1996年4月1日
发明者季伟峰, 杜文秀, 邵继武, 薛万成, 江天寿 申请人:地质矿产部探矿工艺研究所