專利名稱：定尺截取巖芯鉆具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定尺截取巖芯鉆具，特別是一種用于在巖石地質(zhì)條件下取芯鉆探機具，屬于鉆探、成孔、制造圓型石柱領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
地質(zhì)勘探鉆進的主要任務(wù)是獲取真實準確的巖心樣品，以便客觀地評價所勘探的礦產(chǎn)資源儲量情況；鉆井成孔技術(shù)在于成孔直徑、鉆進速度、功率大小、材料消耗等直接與經(jīng)濟效益掛鉤；隨著建筑結(jié)構(gòu)要求的提升，圓型石材需求越來越多，現(xiàn)有技術(shù)大量采用的是人工合成，傳統(tǒng)工藝則是開采成為方條石后，再使用方求圓的原始方法生產(chǎn)。至今沒有設(shè)備能夠?qū)⒉煌?、不同性質(zhì)的工作融合起來。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種定尺截取巖芯鉆具，該裝置可以準確地截取巖石樣品，保持完整性提供地質(zhì)勘探分析；可以部分切割、降低功率要求、減少材料消耗，一次成型完成各種尺寸要求的深井施工；可以設(shè)定不同直徑與長度，一次成型開采圓型石柱，減少貴重石材的損耗及降低生產(chǎn)成本。使一種鉆具完成不同產(chǎn)業(yè)、不同領(lǐng)域、不同產(chǎn)品的工作要求。實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是一種可以設(shè)定不同長度與直徑截取巖芯的鉆具，鉆具鍵槽內(nèi)芯螺紋與鉆頭上部螺紋連接；鉆具上套螺紋與長芯管螺紋連接；定尺截取巖芯鉆具串聯(lián)于鉆頭與長芯管之間，成為中間串聯(lián)體，鉆進時等于增加一段長芯管；在設(shè)定長度內(nèi)提升，通過機械運動作用與摩擦阻力轉(zhuǎn)換，固定于頂?shù)扼w上的刀頭運動，對設(shè)定尺寸位置進行橫向切割，切割形成后操作振動，使被切割體折斷分離，從而順利提取。所述定尺截取巖芯鉆具，可以做成單獨的工作部件，其鍵槽內(nèi)芯與上套采用花鍵聯(lián)接，上套下平面與聯(lián)接于鍵槽內(nèi)芯螺紋上的鉆頭上平面重合，可以傳遞鉆機鉆進壓力，由花鍵傳遞徑向扭力，完成旋轉(zhuǎn)鉆進工作。所述定尺截取巖芯鉆具，其鍵槽內(nèi)芯與上套花鍵聯(lián)接，花鍵聯(lián)接后，檔圈螺紋與上套下螺紋聯(lián)接，鎖定花鍵活動間隙，使軸向上在設(shè)計范圍內(nèi)可以進行短距離運動，使頂?shù)扼w在鑲塊內(nèi)按需要產(chǎn)生重合與角度轉(zhuǎn)動，使固定于頂?shù)扼w上的刀頭可以進行橫向切割工作，橫向切割深度由頂?shù)扼w下部的擋塊與上套間隙控制。所述定尺截取巖芯鉆具，其鍵槽內(nèi)芯與上套花鍵聯(lián)接，鑲塊固定于上套內(nèi)，刀軸穿過頂?shù)扼w軸孔、復(fù)位彈簧孔，固定于鍵槽內(nèi)芯軸孔位，復(fù)位彈簧其彈性作用力使頂?shù)扼w與鑲塊貼合，檔圈內(nèi)孔壓迫固定于鍵槽內(nèi)芯上的0型密封圈，摩擦力與彈性力保持鉆頭下行時，定尺截取巖芯鉆具為一段空心管狀態(tài)。所述定尺截取巖芯鉆具，在完成要求的巖芯鉆進深度后，鉆頭緩慢上提，由于鉆頭外徑大于長芯管外徑，鉆頭內(nèi)徑小于長芯管內(nèi)徑，沉積砂石對鉆頭提升產(chǎn)生阻力，克服0型密封圈、復(fù)位彈簧的摩擦阻力與彈性力，使上套花鍵與鍵槽內(nèi)芯花鍵滑行分離，固定于上套內(nèi)的鑲塊與固定于鍵槽內(nèi)芯上的頂?shù)扼w分離，鑲塊與頂?shù)扼w的重合斜面滑行，推動刀頭向心位移而橫向切割巖芯至設(shè)計深度，停止鉆機旋轉(zhuǎn)，啟動鉆桿振動使刀頭從側(cè)面搖晃折斷巖芯，再次提升鉆桿，將整體巖芯提出地面。本發(fā)明的優(yōu)點是提供一種定尺截取巖芯鉆具，該裝置可以準確地截取巖石樣品，保持完整性提供地質(zhì)勘探分析；可以部分切割、降低驅(qū)動功率及減少材料消耗，一次成型完成各種尺寸要求的深井施工；可以按需要的直徑與長度，一次成型開采圓型石柱，減少貴重石材的損耗及降低生產(chǎn)成本。使一種鉆具完成不同產(chǎn)業(yè)、不同領(lǐng)域、不同產(chǎn)品的工作要求。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。圖1為本發(fā)明的鉆進狀態(tài)剖示圖。圖2為本發(fā)明的斷石狀態(tài)剖示圖。圖中1、鍵槽內(nèi)芯螺紋，2、鍵槽內(nèi)芯，3、檔圈，4、密封圈，5、鑲塊，6、頂?shù)扼w，7、刀軸，8、復(fù)位彈簧，9、刀頭，10、上套，11、上套螺紋，12、檔塊。
具體實施例方式如圖1所示的定尺截取巖芯鉆具，鉆具鍵槽內(nèi)芯螺紋I的下部與鉆頭上部螺紋連接，上套螺紋11的上部與長芯管螺紋的下部連接，即定尺截取巖芯鉆具為一個單獨部件串聯(lián)于長芯管與鉆頭之間。頂?shù)扼w6上部焊接刀頭9，下部裝入復(fù)位彈簧8，刀軸7穿過頂?shù)扼w6、復(fù)位彈簧8的孔，固定裝配于鍵槽內(nèi)芯2軸孔位置，0形密封圈套入鍵槽內(nèi)芯2上密封圈4位置。上套10中間固定裝配有鑲塊5，上套10與鍵槽內(nèi)芯2通過花鍵滑動裝配，頂?shù)扼w6滑動裝入鑲塊5內(nèi)槽中，檔圈3內(nèi)圈壓入0形密封圈外側(cè)，檔圈3外側(cè)螺紋與上套10下部螺紋連接，定尺截取巖芯鉆具裝配成為獨立部件，通過花鍵傳遞扭矩力，同時通過花鍵滑動配合，在檔圈3的阻擋下進行設(shè)定的軸向間隙運動。在使用圖1所示的定尺截取巖芯鉆具進行取芯鉆進時，由于定尺截取巖芯鉆具是串聯(lián)于鉆頭與長芯管之間，裝配在鍵槽內(nèi)芯2上密封圈4位置的0形密封圈與檔圈3之間的摩擦阻力，復(fù)位彈簧8的彈性壓力，刀頭9焊接在頂?shù)扼w6上部，頂?shù)扼w6與鑲塊5兩斜面同位，刀頭9因此收縮于鑲塊5槽內(nèi)，定尺截取巖芯鉆具整體為一個空心管狀態(tài)，鉆機啟動傳遞的旋轉(zhuǎn)扭力由上套10與鍵槽內(nèi)芯2通過花鍵滑動裝配傳遞至鉆頭，鉆機進給壓力由上套10下平面與鉆頭上平面貼合傳遞至鉆頭，部分巖石被鉆頭切削成為粉未，而小于鉆頭內(nèi)徑的巖芯進入長芯管內(nèi)，成為一根圓型石柱進入長芯管內(nèi)。在使用圖2所示的定尺截取巖芯鉆具進行取芯時，鉆機旋轉(zhuǎn)緩慢提升，因為鉆頭外徑大于長芯管外徑，鉆頭內(nèi)徑小于長芯管內(nèi)徑，長芯管內(nèi)外的沙石粉未沉積，對鉆頭產(chǎn)生阻力，與鉆頭螺紋連接的鍵槽內(nèi)芯2同時受阻，沙石粉未阻力克服0形密封圈的摩擦阻力與復(fù)位彈簧的彈性力，長芯管螺紋連接的上套10緩慢提升，花鍵聯(lián)接間產(chǎn)生滑動，上套10下平面與鉆頭上平面分離，固定于上套10內(nèi)的鑲塊5同樣與固定于鍵槽內(nèi)芯2中間的頂?shù)扼w6滑動，鑲塊5與頂?shù)扼w6兩斜面錯位形成推動，鑲塊5因固定于上套10內(nèi)部無法移動，迫使頂?shù)扼w6繞刀軸7旋轉(zhuǎn)運動，焊接于頂?shù)扼w6上的刀頭9切入長芯管內(nèi)的石柱，對石柱橫向切割，當頂?shù)扼w6下部的檔塊12轉(zhuǎn)動至碰住上套10內(nèi)壁，橫向切割深度停止，這時停止鉆機旋轉(zhuǎn)運動，啟動鉆機振動，通過鉆桿將振動力傳遞至刀頭9，作用于石柱被橫向切割產(chǎn)生槽內(nèi)將石柱折斷，提升中由于刀頭9切入石柱，頂?shù)扼w6下部的檔塊12又碰住上套10內(nèi)壁受阻擋，刀頭9 一直頂住折斷石柱下部，石柱在長芯管內(nèi)同時提升。檔圈3阻擋上套10與鍵槽內(nèi)芯2花鍵繼續(xù)滑動，直至將石柱與鉆頭提升至地面。完成勘探取樣、打井成孔、石柱切割等工作。
權(quán)利要求
1.一種定尺截取巖芯鉆具，鉆具鍵槽內(nèi)芯螺紋I的下部與鉆頭上部螺紋連接，上套螺紋11的上部與長芯管螺紋的下部連接，刀頭9焊接于頂?shù)扼w6上部，下部裝入復(fù)位彈簧8，刀軸7穿過頂?shù)扼w6、復(fù)位彈簧8的孔，固定裝配于鍵槽內(nèi)芯2軸孔位置，O形密封圈套入鍵槽內(nèi)芯2密封圈4位置，上套10中間固定裝配鑲塊5，上套10與鍵槽內(nèi)芯2通過花鍵滑動裝配，頂?shù)扼w6滑動裝入鑲塊5內(nèi)槽中，檔圈3內(nèi)圈壓入O形密封圈外側(cè),檔圈3外側(cè)螺紋與上套10下部螺紋連接，定尺截取巖芯鉆具裝配為獨立部件，通過花鍵傳遞扭矩力，通過上套10下平面與鉆頭上平面?zhèn)鬟f鉆進進給壓力，同時通過花鍵滑動配合，在檔圈3裝配位置設(shè)定的軸向間隙內(nèi)動作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述定尺截取巖芯鉆具，其特征是鉆具鍵槽內(nèi)芯螺紋I的下部與鉆頭上部連接，上套螺紋11的上部與長芯管螺紋的下部連接，使定尺截取巖芯鉆具可以制作成為獨立部件，在現(xiàn)有技術(shù)上拓展應(yīng)用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述定尺截取巖芯鉆具，其特征是刀頭9焊接于頂?shù)扼w6上部，下部裝入復(fù)位彈簧8，刀軸7穿過頂?shù)扼w6、復(fù)位彈簧8的孔，固定裝配于鍵槽內(nèi)芯2軸孔位置，上套10中間固定裝配鑲塊5，上套10與鍵槽內(nèi)芯2通過花鍵滑動裝配，頂?shù)扼w6滑動裝入鑲塊5內(nèi)槽中，頂?shù)扼w6與鑲塊5兩斜面同位，刀頭9因此收縮于鑲塊5槽內(nèi)，定尺截取巖芯鉆具整體為一個空心管狀態(tài)，隨著鉆頭受鉆機旋轉(zhuǎn)扭力與鉆機進給壓力作用，部分巖石被鉆頭切削成為粉未，而小于鉆頭內(nèi)徑的巖芯進入長芯管內(nèi)成為圓型石柱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述定尺截取巖芯鉆具，其特征是定尺截取巖芯鉆具進行取芯時，鉆機旋轉(zhuǎn)緩慢提升，長芯管內(nèi)外的沙石粉未沉積，對鉆頭提升產(chǎn)生阻力，與鉆頭螺紋連接的鍵槽內(nèi)芯2同時受阻，而與長芯管螺紋連接的上套10則被提升，花鍵聯(lián)接間產(chǎn)生滑動，固定于上套10內(nèi)的鑲塊5與固定于鍵槽內(nèi)芯2中間的頂?shù)扼w6滑動，鑲塊5與頂?shù)扼w6兩斜面錯位形成推動，鑲塊5因固定于上套10內(nèi)部無法移動，迫使頂?shù)扼w6繞刀軸7旋轉(zhuǎn)運動，固定于頂?shù)扼w6上的刀頭9切入長芯管內(nèi)的石柱，對石柱橫向切割，當頂?shù)扼w6下部的檔塊12轉(zhuǎn)動至碰住上套10內(nèi)壁，橫向切割深度停止，這時停止鉆機旋轉(zhuǎn)運動，振動提升鉆桿將石柱折斷，刀頭9頂住折斷石柱下部，石柱隨長芯管提升，直至地面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述定尺截取巖芯鉆具，其特征是上套10底平面與鉆頭上平面重合傳遞鉆機進給壓力至鉆頭，上套10鍵槽與鍵槽內(nèi)芯2花鍵嚙合，傳遞鉆機旋轉(zhuǎn)扭力至鉆頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述定尺截取巖芯鉆具，其特征是密封圈4位置上的O形密封圈外側(cè)與檔圈3內(nèi)側(cè)密合，密封圈摩擦力控制鉆具重復(fù)鉆取巖芯過程，使下行運動中上套10底平面與鉆頭上平面相抵，同時可防止泥沙進入裝置內(nèi)影響機構(gòu)動作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述定尺截取巖芯鉆具，其特征是復(fù)位彈簧8彈性壓迫頂?shù)扼w6于鑲塊5槽內(nèi)，使下行及鉆進運動中刀頭不能接觸切割巖芯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述定尺截取巖芯鉆具，其特征是檔圈3安裝于上套10與鍵槽內(nèi)芯2之間，與上套10螺紋聯(lián)接，與安裝于鍵槽內(nèi)芯2上的O形密封圈密合增加摩擦阻力，同時在設(shè)定的范圍內(nèi)控制上套10與鍵槽內(nèi)芯2的花鍵不能脫離。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種定尺截取巖芯鉆具，屬于鉆探、成孔、制造圓型石柱領(lǐng)域。鉆具鍵槽內(nèi)芯螺紋與鉆頭上部螺紋連接；鉆具上套螺紋與長芯管螺紋連接；鉆進時等于增加一小段長芯管；在設(shè)定尺寸內(nèi)提升，通過阻力、摩擦力、彈性力轉(zhuǎn)換使內(nèi)置刀頭動作，對巖芯橫向切割提取巖芯。鉆具可做成獨立部件，鍵槽內(nèi)芯與上套花鍵聯(lián)接，上套下平面與鉆頭上平面重合，傳遞鉆進壓力與扭力實施鉆進。檔圈、上套螺紋聯(lián)接鎖定縱向間隙，頂?shù)扼w在鑲塊內(nèi)產(chǎn)生重合與角度轉(zhuǎn)動，控制刀頭橫向切割深度。鉆頭上提，沉積砂石對鉆頭產(chǎn)生阻力，使花鍵滑動，鑲塊與頂?shù)扼w滑動，兩重合斜面錯位推動刀頭橫向切割巖芯，繼續(xù)提升刀頭折斷巖芯提出地面。
文檔編號E21B25/10GK102996090SQ201110281910
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者禹暢 申請人:禹暢