一种适于海洋钻探的绳索取心钻具制造技术

一种适于海洋钻探的绳索取心钻具，包括外总成和内总成，所述外总成从上至下依次设置保压钻具弹卡挡头、保压钻具弹卡室、弹卡挡头、弹卡室、密封外管、调节短节和钻头，在弹卡室和密封外管连接部位设置座环，所述钻头设有传扭内花键，并在传扭内花键上端设有倒角引锥；所述内总成包括分别与不同地层结构相匹配的压入式取心内钻具、超前取心内钻具、自适应伸缩内钻具、绳冲内钻具、多级内管伸缩内钻具和保压取心内钻具。本实用新型专利技术通过配置不同结构的取心钻具内总成来适应不同海洋地层的结构特点，达到了提高工作效率、降低施工成本的目的。降低施工成本的目的。降低施工成本的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种适于海洋钻探的绳索取心钻具


[0001]本技术涉及一种绳索取心钻具及工艺方法，尤其是一种适于海洋钻探的绳索取心钻具。

技术介绍

[0002]海底地层形态复杂，不同地层性质的差异较大，例如：海底浅表层淤泥具有塑性大、易被冲蚀等特点；淤泥层下的粉砂、粗砂、砾石等地层成孔难度大、易丢失岩心；风化基岩及基岩层岩石强度高、钻探进尺慢。在陆地上进行地质勘探时，为适应地层变化，可以采用提钻换钻具的钻进方法；但是针对海洋取心钻探时，上述操作方法存在以下缺点：一是海洋钻探施工难度大，提、下钻耗费时间长，通过提钻换钻具的方法将使施工成本大大提高；二是海洋钻探提、下钻过程中，钻具重新进入钻孔的操作费时费力，工作效率较低。

技术实现思路

[0003]本技术提供一种适于海洋钻探的绳索取心钻具，旨在通过在同一套钻具中配置不同结构的取心钻具内总成，以适应不同海洋地层特点，达到提高工作效率、降低施工成本的目的。
[0004]为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0005]一种适于海洋钻探的绳索取心钻具，包括外总成和内总成，所述外总成从上至下依次设置保压钻具弹卡挡头、保压钻具弹卡室、弹卡挡头、弹卡室、密封外管、调节短节和钻头，在弹卡室和密封外管连接部位设置座环，所述钻头内壁上设有传扭内花键，并在传扭内花键上端设有倒角引锥；所述内总成包括分别与不同地层结构相匹配的压入式取心内钻具、超前取心内钻具、自适应伸缩内钻具、绳冲内钻具、多级内管伸缩内钻具和保压取心内钻具；取心作业时，内总成置于外总成内腔中，搭载在外总成的座环上，并在内总成和外总成之间形成环空结构。
[0006]上述适于海洋钻探的绳索取心钻具，所述压入式取心内钻具设有固定部件和套装在固定部件外面的活塞式运动部件，所述固定部件包括第一捞矛头组件、第一悬挂环、连接轴和芯轴，所述第一捞矛头组件通过连接轴与芯轴连接，在连接轴上套装第一悬挂环，所述活塞式运动部件包括活塞组件、第一内管组件和第一内钻头，在取心作业前，活塞式运动部件通过销轴固定在连接轴上，在活塞组件中设有与外总成中密封外管紧密贴合的凸缘活塞，取心作业时，由钻台面上设置的水泵向内总成和外总成之间环空结构中注入高压泥浆，通过凸缘活塞为活塞式运动部件提供向下的推力，推动活塞式运动部件剪断销轴后向下运动。
[0007]上述适于海洋钻探的绳索取心钻具，所述压入式取心内钻具的活塞式运动部件中还设有快速拆卸机构，所述快速拆卸机构包括快拆内套、快拆锁环、定位键和快拆外套，所述快拆内套上端与活塞组件中的活塞座装配，快拆外套下端与第一内管组件装配，快拆内套与快拆外套配装，通过定位键、快拆锁环的配合实现快速拆卸机构的定位锁止。
[0008]上述适于海洋钻探的绳索取心钻具，所述超前取心内钻具从上至下依次设置第二捞矛头组件、第二悬挂环、第二内管组件和第二内钻头；所述第二捞矛头组件中设有弹卡，超前取心内钻具通过弹卡与外总成中弹卡室、第二悬挂环与外总成中座环配合实现轴向定位；所述第二内钻头外壁设有传扭外花键，所述传扭外花键与外总成钻头上传扭内花键相匹配，在传扭外花键下端设有与外总成中钻头上倒角引锥配合的反向倒角引锥。
[0009]上述适于海洋钻探的绳索取心钻具，所述自适应伸缩内钻具包括由上至下依次装配的第三捞矛头组件、第三悬挂环、传扭轴、传扭套、第三内管组件和第三内钻头；所述第三捞矛头组件中设有弹卡，自适应伸缩内钻具通过弹卡与外总成中弹卡室、第三悬挂环与外总成中座环配合实现轴向定位；所述外总成通过弹卡挡头及弹卡为自适应伸缩内钻具提供回转动力，再通过传扭轴与传扭套配合驱动第三内钻头旋转；在所述第三悬挂环和传扭套之间设置压缩弹簧，所述压缩弹簧套装在传扭轴外面。
[0010]上述适于海洋钻探的绳索取心钻具，所述绳冲内钻具从上至下依次设置第四捞矛头组件、第四悬挂环、液动锤组件、第四内管组件和第四内钻头；所述第四捞矛头组件中设有弹卡，绳冲内钻具通过弹卡与外总成中弹卡室、第四悬挂环与外总成中座环配合实现轴向定位；所述液动锤组件在钻井液压力驱动下工作，为第四内钻头提供向下的冲击力。
[0011]上述适于海洋钻探的绳索取心钻具，所述多级内管伸缩内钻具从上至下依次设置第五捞矛头组件、第五悬挂环、第五内管组件和第五内钻头；所述第五捞矛头组件中设有弹卡，多级内管伸缩内钻具通过弹卡与外总成中弹卡室、第五悬挂环与外总成中座环配合实现轴向定位；所述第五内管组件中设置至少三层伸缩内管，所述伸缩内管套装在一起，通过在其下端设置的销钉锁止固定，所述销钉为阶梯轴状销钉。
[0012]上述适于海洋钻探的绳索取心钻具，所述保压取心内钻具中悬挂环与外总成中座环、弹卡与外总成中保压钻具弹卡室配合实现保压取心内钻具的轴向定位。
[0013]本技术所述的适于海洋钻探的绳索取心钻具在一套外总成内兼容不同结构的内总成，针对不同地层结构，可通过更换内钻具的方式获取岩心，使其在大部分地层不提钻即可完成取心工作，不仅减少了提钻换钻具的施工步骤，也避免了海洋钻探施工中需要钻孔重入的频繁操作，从而极大地提高了施工效率。总之，本技术通过配置不同的取心钻具内总成来适应不同海洋地层的结构特点，达到了提高工作效率、降低施工成本的目的。
附图说明
[0014]图1是适于海洋钻探的绳索取心钻具示意图；
[0015]图2是适于海洋钻探的绳索取心钻具外总成结构示意图；
[0016]图3是外总成钻头结构示意图；
[0017]图4是图3中A
‑
A剖面结构示意图；
[0018]图5是压入式取心内钻具结构示意图；
[0019]图6是压入式取心内钻具固定部件结构示意图；
[0020]图7是压入式取心内钻具活塞式运动部件结构示意图；
[0021]图8是压入式取心内钻具活塞式运动部件中快速拆卸机构示意图；
[0022]图9是图8的爆炸结构图；
[0023]图10是超前取心内钻具结构示意图；
[0024]图11是图10中B
‑
B剖面结构示意图；
[0025]图12是自适应伸缩内钻具结构示意图(内钻头伸出状态)；
[0026]图13是自适应伸缩内钻具在内钻头缩回状态的结构示意图；
[0027]图14是绳冲内钻具结构示意图；
[0028]图15是多级伸缩取心内钻具结构示意图；
[0029]图16是图15中C处结构放大图。
[0030]图中各标号清单为：
[0031]1、外总成，1
‑
1、保压钻具弹卡挡头，1
‑
2、保压钻具弹卡室，1
‑
3、弹卡挡头，1
‑
4、弹卡室，1
‑
5、座环，1
‑
6、密封外管，1
‑
7、调节短节，1
‑
8、钻头， 1
‑8‑
1、传扭内花键，1
‑8‑
2、倒角引锥；
[0032]2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适于海洋钻探的绳索取心钻具，其特征是，所述绳索取心钻具包括外总成(1)和内总成(2)，所述外总成(1)从上至下依次设置保压钻具弹卡挡头(1
‑
1)、保压钻具弹卡室(1
‑
2)、弹卡挡头(1
‑
3)、弹卡室(1
‑
4)、密封外管(1
‑
6)、调节短节(1
‑
7)和钻头(1
‑
8)，在弹卡室(1
‑
4)和密封外管(1
‑
6)连接部位设置座环(1
‑
5)，所述钻头(1
‑
8)内壁上设有传扭内花键(1
‑8‑
1)，并在传扭内花键(1
‑8‑
1)上端设有倒角引锥(1
‑8‑
2)；所述内总成(2)包括分别与不同地层结构相匹配的压入式取心内钻具(2
‑
1)、超前取心内钻具(2
‑
2)、自适应伸缩内钻具(2
‑
3)、绳冲内钻具(2
‑
4)、多级内管伸缩内钻具(2
‑
5)和保压取心内钻具；取心作业时，内总成(2)置于外总成(1)内腔中，搭载在外总成(1)的座环(1
‑
5)上，并在内总成(2)和外总成(1)之间形成环空结构(3)。2.根据权利要求1所述的适于海洋钻探的绳索取心钻具，其特征是，所述压入式取心内钻具(2
‑
1)设有固定部件Ⅰ和套装在固定部件Ⅰ外面的活塞式运动部件Ⅱ，所述固定部件Ⅰ包括第一捞矛头组件(2
‑1‑
1)、第一悬挂环(2
‑1‑
2)、连接轴(2
‑1‑
3)和芯轴(2
‑1‑
4)，所述第一捞矛头组件(2
‑1‑
1)通过连接轴(2
‑1‑
3)与芯轴(2
‑1‑
4)连接，在连接轴(2
‑1‑
3)上套装第一悬挂环(2
‑1‑
2)，所述活塞式运动部件Ⅱ包括活塞组件(2
‑1‑
5)、第一内管组件(2
‑1‑
7)和第一内钻头(2
‑1‑
8)，所述活塞式运动部件Ⅱ通过销轴Ⅲ固定在连接轴(2
‑1‑
3)上，在活塞组件(2
‑1‑
5)中设有与外总成(1)中密封外管(1
‑
6)紧密贴合的凸缘活塞(2
‑1‑5‑
1)，在钻台面上设置水泵，用于向内总成(2)和外总成(1)之间环空结构(3)中注入高压泥浆，通过凸缘活塞(2
‑1‑5‑
1)为活塞式运动部件Ⅱ提供向下的推力，推动活塞式运动部件Ⅱ剪断销轴Ⅲ后向下运动。3.根据权利要求2所述的适于海洋钻探的绳索取心钻具，其特征是，所述压入式取心内钻具(2
‑
1)的活塞式运动部件Ⅱ中还设有快速拆卸机构(2
‑1‑
6)，所述快速拆卸机构(2
‑1‑
6)包括快拆内套(2
‑1‑6‑
1)、快拆锁环(2
‑1‑6‑
2)、定位键(2
‑1‑6‑
3)和快拆外套(2
‑1‑6‑
4)，所述快拆内套(2
‑1‑6‑
1)上端与活塞组件(2
‑1‑
5)中的活塞座装配，快拆外套(2
‑1‑6‑
4)下端与第一内管组件(2
‑1‑
7)装配，快拆内套(2
‑1‑6‑
1)与快拆外套(2
‑1‑6‑
4)配装，通过定位键(2
‑1‑6‑
3)、快拆锁环(2
‑1‑6‑
2)的配合实现快速拆卸机构(2
‑1‑
6)的定位锁止。4.根据权利要求1或2或3所述的适于海洋钻探的绳索取心钻具，其特征是，所述超前取心内钻具(2
‑
2)从上至下依次设置第二捞矛头组件(2
‑2‑
1)、第二悬挂环(2
‑2‑
2)、第二内管组件(2
‑2‑
3)和第二内钻头(2
‑2‑
4)；所述第二捞矛头组件(2
‑2‑
1)中设有弹卡，超前取心内钻具(2
...

【专利技术属性】
技术研发人员：马汉臣，齐力强，卢秋平，李小洋，朱芝同，杜垚森，
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：