一种取心钻具卡簧座与内管连接装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种地质岩心取心钻进作业工具，特别是取心钻具卡簧座与内管连接装置，属钻进设备技术领域。
【背景技术】
[0002]在地质岩心钻探过程中要使用到取心钻具，双管取心钻具或内管内部增加衬管形成三层管的取心钻具是目前所应用的主要取心钻具。上述取心钻具的卡簧座与内管之间通常都采用螺纹连接或插接配合的连接方式。其中，插接配合连接多用于钻具小口径场合，这种连接方式卡簧座内孔与内管间采用小过盈配合，依靠卡簧座内孔与内管间的摩擦力来防止卡簧座在钻进过程中滑落至钻头内锥面处。但在实际钻进过程中经常会发生因钻具震动等因素造成卡簧座滑落，尤其在大口径钻具中使用效果很差。卡簧座内孔与内管间螺纹连接也是一种常用的连接方式，具有连接可靠性高的特点。螺纹连接存在的问题是:在割心时，该连接螺纹需传递岩心的拔断力，在大口径取心钻进时，粗大的岩心一般需要巨大的拔断力，因此容易造成因螺纹连接失效而被拔断。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种取心钻具卡簧座与内管连接装置，所述连接装置的连接可靠性高，且可在提钻具拔断岩心阶段避免连接处被拔断。
[0004]本发明所述问题是以下述技术方案实现的:
一种取心钻具卡簧座与内管连接装置，包括卡簧座和套装的内管、外管，外管下部连接取心钻头，内管下部与卡簧座插接，卡簧安装在卡簧座内，所述卡簧座的上端设有内圆锥工作面，内圆锥工作面的直径由上至下递增，在内圆锥工作面上设有一组开口槽；所述内管与内圆锥工作面的插接部位设有外圆锥工作面，外圆锥工作面与内圆锥工作面的锥度一致、匹配插合。
[0005]上述取心钻具卡簧座与内管连接装置，所述卡簧座设有内圆锥导向面，所述内圆锥导向面位于内圆锥工作面下部，内圆锥导向面的直径由上至下递减；所述内管设有外圆锥导向面，外圆锥导向面位于外圆锥工作面下部，外圆锥导向面与内圆锥导向面的锥度一致、匹配插合。
[0006]上述取心钻具卡簧座与内管连接装置，各开口槽沿轴向设置，一组开口槽的数目为2-10个，各开口槽均布在内圆锥工作面上，开口槽的长度与内圆锥工作面的高度匹配。
[0007]上述取心钻具卡簧座与内管连接装置，所述内圆锥工作面的圆锥角Θ1为2-10。。
[0008]上述取心钻具卡簧座与内管连接装置，所述内圆锥导向面的圆锥角Θ2为1-15。。
[0009]本发明针对解决现有取心钻具卡簧座与内管之间连接结构的弊端而进行了改进设计。改进后的卡簧座在其与内管的接触部位依次设置锥度相反的内圆锥工作面和内圆锥导向面，并在卡簧座工作锥面上设置轴向开口槽；同时在内管与卡簧座的接触部位相应设置了锥度相反外圆锥工作面和外圆锥引导面。上述改进，卡簧座与内管匹配插接后，在钻进过程中，因为内圆锥工作面的设置，使得卡簧座抱紧内管不会滑落；而在钻进结束后，上提钻具割心时，卡簧座可在卡簧的带动下相对内管下行，下滑至与钻头内锥面接触，将岩心的拔断力转移至外总成(钻头、外管)承受，有效避免连接部位拔断。本发明的独特设计，解决了取心钻具的卡簧座与内管连接结构长期存在的问题，可适用于不同规格的取心钻具，并可以广泛运用到其它行业相关的连接件。
【附图说明】
[0010]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0011]图1是本发明的结构示意图；
图2是卡簧座的立体图；
图3是卡簧座的剖视图；
图4是内管的结构示意图。
[0012]图中各标号清单为:1、内管，1-1、外圆锥工作面，1-2、外圆锥导向面，2、外管，3、卡簧座，3-1、内圆锥工作面，3-2、内圆锥导向面，3-3、开口槽，4、卡簧，5、取心钻头，5-1、取心钻头内锥面。
【具体实施方式】
[0013]参看图1，本发明包括卡簧座3、内管1、外管2、卡簧4和取心钻头5，内管套装在外管内，外管下部连接取心钻头，卡簧座为空心结构，内管下部与卡簧座的上部插接，卡簧4安装在卡簧座内。
[0014]参看图1-3，为解决内管与卡簧座普通插接结构容易脱落的问题，本发明在卡簧座3的上端设置了内圆锥工作面3-1，内圆锥工作面的直径由上至下递增，即端口为小口端。为使内管可以插入卡簧座内，在内圆锥工作面上设有一组开口槽，各开口槽沿轴向设置，一组开口槽的数目为2-10个，各开口槽均布在内圆锥工作面上，开口槽的长度与内圆锥工作面的高度匹配。
[0015]参看图1、图4，本发明对内管I的插接部位的结构也做了相应的改进。在内管与卡簧座的插接部位设置了外圆锥工作面1-1，外圆锥工作面与内圆锥工作面的锥度方向及大小一致。当进行钻具组装时，因开口槽的设置，卡簧座的内圆锥工作面在弹性变形范围内略微张开，使内管顺利推入，内管装入卡簧座后内圆锥工作面的弹性变形恢复，内圆锥工作面将外圆锥工作面抱紧，二者匹配贴合。
[0016]参看图1、图3、图4，为方便内管与卡簧座的插接，本发明卡簧座还设有内圆锥导向面3-2，内圆锥导向面位于内圆锥工作面下部，内圆锥导向面的直径由上至下递减，即内圆锥导向面与内圆锥工作面的锥度方向相反；同样，在内管处设置了外圆锥导向面1-2，外圆锥导向面位于外圆锥工作面下部，外圆锥导向面与内圆锥导向面的锥度方向及大小一致，二者匹配插合。
[0017]参看图3，内圆锥工作面3-1和内圆锥导向面3-2的锥度大小根据取心钻具的规格、所钻地层状态等相关因素确定，通常情况下，内圆锥工作面的圆锥角Θ I为2-10°，内圆锥导向面的圆锥角Θ 2为1-15°。
[0018]参看图1，本发明在钻进过程中，无论卡簧座3相对内管I静止、还是相对内管转动，都由于内圆锥工作面的存在，使得卡簧座不会滑落；而在钻进结束后，上提钻具割心时，首先卡簧4因为与岩心之间的摩擦力而相对卡簧座下行、收缩，与岩心逐渐卡紧；随之卡簧座在卡簧的带动下相对内管下行(这时开口槽微张)，卡簧座下滑至与钻头内锥面5-1接触，继续上提钻具拔断岩心，此时岩心的拔断力即可全部转移至取心钻头5、外管2承受。
[0019]由图1可见，卡簧4与卡簧座3也是锥面配合，卡簧设有不闭合的开口结构，卡簧在受到岩心摩擦力的情况向，相对卡簧座下行，因锥面配合及卡簧开口的存在，使卡簧在下行的过程中收缩，直至与岩心卡死。
【主权项】
1.一种取心钻具卡簧座与内管连接装置，包括卡簧座(3)和套装的内管(1)、外管(2)，外管下部连接取心钻头(5)，内管下部与卡簧座插接，卡簧(4)安装在卡簧座内，其特征在于:所述卡簧座(3)的上端设有内圆锥工作面(3-1)，内圆锥工作面的直径由上至下递增，在内圆锥工作面上设有一组开口槽；所述内管(I)与内圆锥工作面的插接部位设有外圆锥工作面(1-1 )，外圆锥工作面与内圆锥工作面的锥度一致、匹配插合。
2.根据权利要求1所述的取心钻具卡簧座与内管连接装置，其特征在于，所述卡簧座设有内圆锥导向面(3-2)，所述内圆锥导向面位于内圆锥工作面下部，内圆锥导向面的直径由上至下递减；所述内管设有外圆锥导向面(1-2)，外圆锥导向面位于外圆锥工作面下部，外圆锥导向面与内圆锥导向面的锥度一致、匹配插合。
3.根据权利要求2所述的取心钻具卡簧座与内管连接装置，其特征在于，各开口槽沿轴向设置，一组开口槽的数目为2-10个，各开口槽均布在内圆锥工作面上，开口槽的长度与内圆锥工作面的高度匹配。
4.根据权利要求3所述的取心钻具卡簧座与内管连接装置，其特征在于，所述内圆锥工作面的圆锥角Θ I为2-10°。
5.根据权利要求4所述的取心钻具卡簧座与内管连接装置，其特征在于，所述内圆锥导向面的圆锥角Θ 2为1-15°。
【专利摘要】一种取心钻具卡簧座与内管连接装置，包括卡簧座和套装的内管、外管，外管下部连接取心钻头，内管下部与卡簧座插接，卡簧安装在卡簧座内，所述卡簧座的上端设有内圆锥工作面，内圆锥工作面的直径由上至下递增，在内圆锥工作面上设有一组开口槽；所述内管与内圆锥工作面的插接部位设有外圆锥工作面，外圆锥工作面与内圆锥工作面的锥度一致、匹配插合。本发明的独特设计，解决了取心钻具的卡簧座与内管连接结构长期存在的问题，可适用于不同规格的取心钻具，并可以广泛运用到其它行业相关的连接件。
【IPC分类】E21B25-00
【公开号】CN104653135
【申请号】CN201510018924
【发明人】王稳石, 朱永宜, 张恒春, 闫家
【申请人】中国地质科学院勘探技术研究所, 地质矿产廊坊聚力岩土工程科技开发公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年1月15日