一种取心钻具单动装置制造方法及图纸

一种取心钻具单动装置，属于地质岩心钻探技术领域。所述取心钻具单动装置由上接头、反转机构、轴承腔、单动轴承和心轴组成；所述上接头和轴承腔通过螺纹连接方式装配；所述心轴通过上下两排单动轴承安装于轴承腔中；所述反转机构由筒状壳体和固定在壳体内腔中的反转叶轮组成，所述壳体以间隙配合方式套装在上接头的中心孔内，其下端通过反向螺纹结构与心轴连接。本实用新型专利技术结构简单，造价低，不影响钻具结构，便于推广，因此可大大提高岩心质量和采取率，增加回次进尺，提高钻进效益。

A single action device for coring drilling tools

The utility model relates to a single action device for coring drilling tools, which belongs to the field of geological core drilling technology. The coring tool single action device consists of an upper joint, a reversing mechanism, bearing cavity, single bearing and spindle component; the upper joint and the bearing cavity connection assembly through screw threads; the mandrel by two rows of single bearing installed in the bearing cavity; the reverse mechanism is composed of a cylindrical shell and reverse the impeller is fixed in the inner chamber of the casing, the casing in the gap with the center hole is sheathed in the upper joint way, and the lower end is connected through a reverse screw thread structure and mandrel. The utility model has the advantages of simple structure, low cost, does not affect its structure, easy popularization, so can greatly improve the quality of the core and the take rate, increase the footage, improve drilling efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种取心钻具单动装置
本技术涉及一种取心钻具，尤其是一种取心钻具单动装置，属于地质岩心钻探

技术介绍
在地质岩心钻探领域，取心钻进作业时，经常发生取心钻具的内总成跟动外总成(即高速旋转的外总成带动内总成以一定的速度同向旋转)的现象。取心钻进时，钻具外总成高速旋转，单动轴承存在的滚动摩擦阻力F1，内、外总成之间的钻井液也存在摩擦阻力F2，F1和F2是钻具内总成跟动的主要原因，且钻具转速越高，跟动现象越严重，因此，在井底动力(涡轮钻具、螺杆钻具)取心钻进、小直径地表驱动取心钻进时，跟动现象尤为明显。取心钻进过程中，内总成跟动是一种有害的现象，一方面会造成岩心破碎，降低岩心的原状性，增加岩心利用难度；另一方面也会造成岩心堵心，降低回次进尺和取心率，从而降低钻进效率，增加工程成本。针对上述问题，传统的解决方法是被动地增加泥浆的润滑性，以减小内、外总成间钻井液的摩擦阻力F2，从而减弱跟动现象，但这既增加了取心钻进成本，又不能从根本上消除内总成跟动现象。
技术实现思路
本技术提供一种取心钻具单动装置，它在传统单动装置的基础上增加提供内总成反转力的机构(以下简称反转机构)，从而彻底消除内总成的跟动现象，达到提高岩心采取率和回次进尺的目的。为实现上述目的，本技术所采用的技术方案是：一种取心钻具单动装置，由上接头、反转机构、轴承腔、单动轴承和心轴组成；所述上接头和轴承腔通过螺纹连接方式装配；所述心轴通过上下两排单动轴承安装于轴承腔中；所述反转机构由筒状壳体和固定在壳体内腔中的反转叶轮组成，所述壳体以间隙配合方式套装在上接头的中心孔内，其下端通过反向螺纹结构与心轴连接。上述取心钻具单动装置，所述反转机构的壳体与上接头的中心孔的配合间隙为2mm。上述取心钻具单动装置，所述反转叶轮为单组螺旋叶片结构，其旋向与钻具外总成旋转方向相反。上述取心钻具单动装置，所述反转叶轮为三组螺旋叶片结构，其三组螺旋叶片沿周向均匀布置，每一组螺旋叶片的旋向与钻具外总成旋转方向相反。上述取心钻具单动装置，所述反转叶轮包括沿轴向布置的若干组涡轮，在每一组涡轮中设有若干叶片，在与取心钻具单动装置轴线平行的切面上，所述叶片的叶型曲线在P区域的函数表达式为：yp＝5.6790865-0.4926923x-0.1215985x2+0.04100393x3-0.0025592x4+0.0000442x5；叶片的叶型曲线在S区域的函数表达式为：ys＝4.1168499-1.2776876x-0.0142479x2+0.0303192x3-0.001409x4+0.0000025x5。上述取心钻具单动装置，所述叶片的叶型曲线入射端圆弧半径R1＝0.75mm，其圆心坐标为(0.75,4.3751)；出射端圆弧半径R2＝0.4mm，其圆心坐标为(10.6082,8.5742)。本技术在采用上述技术方案后，具有如下技术进步的效果：本技术在传统的取心钻具单动装置上增加阻止内总成跟动的反转机构，当钻井液泥浆从反转机构的内部空隙通过时，固定在反转机构壳体上的反转叶片会给其提供一反转力F0，该反转力F0通过反转机构壳体、心轴传递给钻具内总成，以抵消由单动轴承滚动摩擦阻力F1及钻井液摩擦阻力F2传递给内总成的跟动驱动力，从而从根本上消除跟动现象。本技术结构简单，造价低，不影响钻具结构，便于推广，因此可大大提高岩心质量和采取率，增加回次进尺，提高钻进效益。附图说明图1是本技术的剖面结构示意图；图2是反转机构第一实例剖面结构示意图；图3是反转机构第二实例剖面结构示意图；图4是反转机构第三实例剖面结构示意图；图5是反转机构第三实例中涡轮结构示意图；图6是图5的K向视图；图7是图6中A-A剖面结构示意图；图8是图7中I处叶型的曲线图像。图中各标号清单为：1、上接头，2、反转机构，2-1、壳体，2-2、单组螺旋叶片结构，2-3、三组螺旋叶片结构，2-4、涡轮，2-4-1、涡轮叶片，3、轴承腔，4、单动轴承，5、心轴。具体实施方式下面结合附图及实施例对本技术做进一步详细说明：参看图1，一种取心钻具单动装置，由上接头1、反转机构2、轴承腔3、单动轴承4和心轴5组成；所述上接头1和轴承腔3通过螺纹连接方式装配；所述心轴5通过上下两排单动轴承4安装于轴承腔3中；所述反转机构2由筒状壳体2-1和固定在壳体2-1内腔中的反转叶轮组成，所述壳体2-1以间隙配合方式套装在上接头1的中心孔内，其下端通过反向螺纹结构与心轴5连接；所述反转机构2的壳体2-1与上接头1的中心孔的配合间隙为2mm。在钻具钻进过程中，泥浆从反转机构2的内部空隙通过，给反转叶轮提供一反转力F0，通过反转机构壳体2-1将F0传递给钻具内总成，从而抵消内总成的跟动力，消除跟动现象。参看图2，本技术所述的取心钻具单动装置的第一实施例，其反转叶轮为单组螺旋叶片结构2-2，单组螺旋叶片的旋向与钻具外总成旋转方向相反，通过焊接方式固定在反转机构2壳体2-1上。以井眼钻进为例，取心钻具单动装置中各零部件结构尺寸为：上接头1的内通径为反转机构2壳体2-1的外径为内腔直径为单组螺旋叶片结构2-2的叶片厚度为3mm，轴向总长为0.5个螺距长度，螺距P＝400mm。参看图3，本技术所述的取心钻具单动装置的第二实施例，其反转叶轮为三组螺旋叶片结构2-3，三组螺旋叶片沿周向均匀布置，每一组螺旋叶片的旋向与钻具外总成旋转方向相反，三组螺旋叶片通过焊接方式固定在反转机构2壳体2-1上。以井眼钻进为例，取心钻具单动装置中各零部件结构尺寸为：上接头1的内通径为反转机构2壳体2-1的外径为内腔直径为三组螺旋叶片结构2-3的叶片厚度为3mm，轴向总长为1个螺距长度，螺距P＝200mm。参看图4，本技术所述的取心钻具单动装置的第三实施例，其反转叶轮包括沿轴向布置的若干组涡轮2-4，在每一组涡轮2-4中设有若干叶片2-4-1，在与取心钻具单动装置轴线平行的切面上，所述叶片2-4-1的叶型曲线在P区域的函数表达式为：yp＝5.6790865-0.4926923x-0.1215985x2+0.04100393x3-0.0025592x4+0.0000442x5；叶片的叶型曲线在S区域的函数表达式为：ys＝4.1168499-1.2776876x-0.0142479x2+0.0303192x3-0.001409x4+0.0000025x5；叶片2-4-1的叶型曲线入射端圆弧半径R1＝0.75mm，其圆心坐标为(0.75,4.3751)；出射端圆弧半径R2＝0.4mm，其圆心坐标为(10.6082,8.5742)。以井眼钻进为例，取心钻具单动装置中各零部件结构尺寸为：上接头1的内通径为反转机构2壳体2-1的外径为内腔直径为涡轮2-4的叶栅大径为小径为沿圆周方向均布20个叶片。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种取心钻具单动装置，其特征在于：所述取心钻具单动装置由上接头(1)、反转机构(2)、轴承腔(3)、单动轴承(4)和心轴(5)组成；所述上接头(1)和轴承腔(3)通过螺纹连接方式装配；所述心轴(5)通过上下两排单动轴承(4)安装于轴承腔(3)中；所述反转机构(2)由筒状壳体(2‑1)和固定在壳体(2‑1)内腔中的反转叶轮组成，所述壳体(2‑1)以间隙配合方式套装在上接头(1)的中心孔内，其下端通过反向螺纹结构与心轴(5)连接。

【技术特征摘要】
1.一种取心钻具单动装置，其特征在于：所述取心钻具单动装置由上接头(1)、反转机构(2)、轴承腔(3)、单动轴承(4)和心轴(5)组成；所述上接头(1)和轴承腔(3)通过螺纹连接方式装配；所述心轴(5)通过上下两排单动轴承(4)安装于轴承腔(3)中；所述反转机构(2)由筒状壳体(2-1)和固定在壳体(2-1)内腔中的反转叶轮组成，所述壳体(2-1)以间隙配合方式套装在上接头(1)的中心孔内，其下端通过反向螺纹结构与心轴(5)连接。2.根据权利要求1所述的取心钻具单动装置，其特征在于：所述反转机构(2)的壳体(2-1)与上接头(1)的中心孔的配合间隙为2mm。3.根据权利要求2所述的取心钻具单动装置，其特征在于：所述反转叶轮为单组螺旋叶片结构(2-2)，其旋向与钻具外总成旋转方向相反。4.根据权利要求2所述的取心钻具单动装置，其特征在于：所述反转叶轮为三组螺旋叶片结构(2-3)，其三组螺旋叶片沿周向均匀布置，每一组螺旋叶片的旋向...

【专利技术属性】
技术研发人员：张恒春，闫家，王稳石，曹龙龙，许洁，张金昌，
申请(专利权)人：中国地质科学院勘探技术研究所，
类型：新型
国别省市：河北,13