空气潜孔锤单动双管取心跟管钻具的制作方法_3

文档序号:8575797阅读:来源:国知局
的连接采用弹性卡环,弹性卡环为开口圆环,经实验传力效果好,未出现损坏现象;套管钻头14与套管靴12采用弹性卡环13连接形成可绕套管11的轴心线转动的悬挂结构,套管钻头14可绕套管靴转动,弹性卡环传递套管轴向力,其中套管钻头14可回转,套管11、套管接头、套管靴12等不转动;弹性卡环13壁厚等于套管靴12环形槽深度,弹性卡环13内径等于套管钻头14环形槽小径,套管钻头14环形槽深度小于弹性卡环13壁厚,装配时先将弹性卡环13装入套管靴12内,然后将套管钻头14压进去,装好后套管钻头14与套管靴12能自由转动;套管钻头14通过弹性卡环13带动套管靴12、套管11同步跟进。
[0039]中心取心钻具和跟管钻具通过压力传递和传扭机构实现压力和扭矩达到钻头破碎岩石并同步跟进;钻具的气流通道系由高压通道回路和低压通道回路组成。
[0040]本实用新型在套管钻头14、取心钻头15设计中,取心钻头15超出套管钻头14向外伸,套管钻头14底端高于取心钻头15为90mm。取心钻头15底端镶焊三组球柱状合金25,外圈6个合金,中圈2个球柱状合金,内圈I个球柱状合金;套管钻头14镶焊有三层球柱状合金25,外圈9个球柱状合金,中圈6个球柱状合金,内圈3个球柱状合金。取心钻头15采取超前(套管钻头和高压出气孔)式结构,其破碎(岩石)唇面超前高压出气孔L可使得高压空气从高压出气孔L直接排除,在保证充分冲刷岩肩净化孔底和冷却钻头的前提下,消除了高压空气直接冲刷钻头唇面影响岩心采取质量的不利因素。扩孔孔径一般要比套管外径大1mm以上,以减少孔壁对套管11的摩擦阻力。钻头最小断面尺寸不能小于6mm,保证传力机构的联接强度,在大冲击功下,钻头不会变形或碎裂。钻头材料选择有45CrNiMoVA、XG25、42CrMo等,经整体淬火回火后,硬度在HRC40?44左右,保证强度、韧性。又能保证固齿质量。钻头一般采用过盈冷压或热压固齿工艺,保证钢体能有效地固住硬质合金,并使边齿镶入后钻头有一定的外出刃,同时为了减少合金剪切力,照常规取边齿倾角为35°。钻头硬质合金选用YG8c或YJ2H半球齿,保证较高的硬度和较好的抗冲击韧性。镶齿前,根据过盈量磨削合金。
[0041]本实用新型压力传递和传扭机构包括取心钻头15和套管钻头14。主要是实现压力和扭矩达到钻头破碎岩石同步跟进。钻具工作时,压力和扭矩经冲击接头1、外管6传递到取心钻头15及套管钻头14,实现钻头同步破岩钻进;取心钻头15和套管钻头14分别有压力传递台阶26,压力是通过取心钻头15和套管钻头14压力传递台阶26接触传递;传扭机构中,套管钻头14内设计有三个凸台,取心钻头15设计有三个排粉槽27,外圆周向上有三个不通透槽,其宽度略大于三个凸台的宽度,钻具回转后三个凸台进入三个不通透槽内,使套管钻头14和取心钻头15侧面接触结合到一体,传递扭矩共同回转。反转后,凸台转出不通透槽,位于排粉槽27中,提拉内钻具时取心钻头15从套管钻头14中拉出。
[0042]本实用新型钻具气流通道系统包括高压通道和低压通道。主要功能是将高压空气引到孔底,对孔底钻头进行冲刷冷却,同时将孔底岩肩携带到地面,起净化钻孔作用;低压通道为岩心管的回风通道,当岩心随钻进入岩心管时,将管内空气和水(地下水)从回风通道顶往单向阀和连接轴4到第一环状间隙,与高压通道气体汇合,避免管内气水形成压力,消除影响岩心进入管内的因素。高压通道回路由钻杆、冲击器、冲击接头I轴中心孔H、内管7与外管6形成第一环状间隙M、取心钻头15上斜高压出气口 L和外管6与套管11形成第二环状间隙N组成;低压通道回路由内管7、单向阀、连接轴4中心孔和内管7与外管6形成第一环状间隙M组成。钻进过程中,高压气体经钻杆、冲击器流向冲击接头I轴中心孔H,再流向由内管7与外管6形成第一环状间隙M,再经取心钻头15上斜高压出气口 L流出,对孔底钻头进行冲刷冷却,携带岩粉肩流向由外管6与套管11形成第二环状间隙N排出地面;内管7中的低压气体经由阀座16和钢球17单向阀及连接轴4中心通孔通道注入第一环状间隙M。
[0043]本实用新型钻进常规钻具的组合为潜孔锤(另配)、取心钻具和跟管钻具组成。钻进时根据需要在钻杆中间配置扶正器、冲击器上端加接取粉管等。跟管套管11需要回收时选用优质材料生产跟管套管。不需要回收时,可选用薄壁管或材料较低廉的管材。套管11螺纹与钻杆螺纹旋向相反,螺纹牙型可选特殊梯形螺纹或圆弧型螺纹。套管11的起拔可以用液压拔管机或振动器振动拔管,垂直浅孔也可用吊锤反击起管。
[0044]参照附图2,单动减振机构主要是实现单动减振的作用,外管6通过丝扣与冲击接头I和与内管7连接的岩心管接头5连接轴4通过推力球轴承21向心球轴承22连接,实现冲击接头I带动外管6和取心钻头15转动,连接轴4和岩心管接头5及内管7不转动;在冲击接头I下端与推力球轴承21、向心球轴承22及连接轴4之间安装一组碟形弹簧2,起到减振作用。
[0045]参照附图3,内管调节机构主要是调节内管7下端套接卡心装置的爪簧座8与取心钻头10之间的间隙。
[0046]通过拧动旋转螺母18控制岩心管接头5与连接轴4螺纹连接长度调节卡心装置的爪簧座8与取心钻头15之间的间隙,确保爪簧座8与取心钻头10之间的间隙适合。
[0047]参照附图4、5,压力传递与传扭机构主要是实现压力和扭矩达到钻头破碎岩石同步跟进。钻具工作时,压力和扭矩经冲击接头1、外管6传递到取心钻头15及套管钻头14,实现钻头同步破岩钻进;取心钻头15和套管钻头14分别有压力传递台阶26,压力是通过取心钻头15和套管钻头14传压台阶26接触传递;传扭机构中,套管钻头14内设计有三个凸台,取心钻头15设计有三个排粉槽27,外圆周向上有三个不通透槽,其宽度略大于三个凸台的宽度,钻具回转后三个凸台进入三个不通透槽内,使套管钻头14和取心钻头15侧面接触结合到一体,传递扭矩共同回转。反转后,凸台转出不通透槽,位于排粉槽中,提拉内钻具时取心钻头15从套管钻头14中拉出。
[0048]套管悬挂机构包括套管11、套管钻头14、套管靴12、卡环13。跟管钻具的套管11通过接头与套管靴12丝扣连接,套管钻头14与套管靴12的连接设计弹性卡环,弹性卡环为开口圆环,经实验传力效果好,未出现损坏现象;套管钻头14与套管靴12、弹性卡环13连接形成可绕套管11的轴心线转动的悬挂结构,套管钻头14可绕套管靴转动,卡环传递套管轴向力,其中套管钻头14可回转,套管和套管接头11和套管靴12等不转动;弹性卡环13壁厚等于套管靴12环形槽深度,弹性卡环13内径等于套管钻头14环形槽小径,套管钻头14环形槽深度小于弹性卡环13壁厚,装配时先将弹性卡环13装入套管靴12内,然后将套管钻头14压进去,装好后套管钻头14与套管靴12能自由转动;套管钻头14通过弹性卡环13带动套管靴12套管11同步跟进。
[0049]参照附图6,含卡心装置的取心机构包括岩心经取心钻头15、滚针10、卡心装置。取心机构中的卡心装置由爪簧座8和爪簧9组成,爪簧座8内有斜度面和爪簧9外有斜度面配合并可相互滑移;爪簧座8上端与内管7下端光轴部分套接并可
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