專利名稱：一種空心鉆桿中取樣管的鎖定與解鎖裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于水下鉆探技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種軟巖層鉆探專用的空心鉆桿中取樣管的鎖定與解鎖裝置。
背景技術(shù)：
在土壤、沉積物、淤泥等軟巖層的取芯過程，巖心和鉆具內(nèi)壁之間有摩擦力和粘滯力，當(dāng)巖心長度與直徑超過某一數(shù)值時(shí)，巖心將不再能進(jìn)入取芯鉆具，被稱為樁效應(yīng)。為此鉆探作業(yè)需要分次取芯。繩索取芯技術(shù)可以在不提鉆的情形下完成取芯作業(yè)，從而大大提高了鉆探取芯的效率，但現(xiàn)有的繩索取芯方案基本上都是服務(wù)于硬巖層鉆機(jī)，基本不適合針對軟巖層的工程鉆機(jī)。工程鉆機(jī)的軟巖層取芯不僅是大型工程勘探的需要，也是對沉積層中賦存資源進(jìn)行勘探的需要，如淺層天然氣和天然氣水合物的勘探，通常需要對數(shù)十米到上百米的沉積物進(jìn)行取芯。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種軟巖層鉆探專用的空心鉆桿中取樣管的鎖定與解鎖裝置。一種空心鉆桿中取樣管的鎖定與解鎖裝置包括繩索、金屬配重塊、鋼絲軟軸、取樣管鎖定滑塊、滑槽過渡塊、取樣管連接頭、取樣管、防漏花瓣和金屬空心鉆桿。金屬空心鉆桿內(nèi)從上至下依次設(shè)有繩索、金屬配重塊、鋼絲軟軸、取樣管鎖定滑塊、滑槽過渡塊、取樣管連接頭、取樣管；繩索與絞車相連，取樣管頂部設(shè)有取樣管連接頭，滑槽過渡塊呈90度水平對稱布置四組滑槽，鋼絲軟軸和取樣管鎖定滑塊在滑槽過渡塊內(nèi)對稱布置四組，金屬空心鉆桿的最下一節(jié)內(nèi)側(cè)開有取樣管鎖定槽，金屬空心鉆桿底端設(shè)有取樣管支撐倒鉤，取樣管底部設(shè)有防漏花瓣。所述的繩索下端固定一個(gè)連接塊。所述的金屬配重塊頂端開有滑槽，繩索下端的連接塊可在滑槽內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，避免整套裝置轉(zhuǎn)動取樣時(shí)，繩索扭轉(zhuǎn)變形。所述的鋼絲軟軸與取樣管鎖定滑塊連接，在滑槽過渡塊內(nèi)呈90度水平對稱布置4組。所述的取樣管鎖定滑塊可在滑槽過渡塊內(nèi)自由滑動，并可進(jìn)入金屬空心鉆桿的最下一節(jié)內(nèi)側(cè)的取樣管鎖定槽內(nèi)，阻止取樣管在金屬空心鉆桿內(nèi)上下移動。所述的滑槽過渡塊呈90度水平對稱布置4組滑槽；滑槽過渡塊下端設(shè)有多頭螺紋，滑槽過渡塊與取樣管連接頭連接時(shí)，旋轉(zhuǎn)90度即可到位。所述的取樣管連接頭頂端設(shè)有多頭螺紋，其與滑槽過渡塊連接時(shí)，旋轉(zhuǎn)90度即可到位；取樣管連接頭底端通過細(xì)牙螺紋與取樣管在裝置工作前提前連接固定。所述的取樣管為薄壁管材，其外徑與金屬空心鉆桿的內(nèi)徑匹配，壁厚不超過5毫米，頂部設(shè)有取樣管連接頭，底部安裝有防漏花瓣。[0012]所述的金屬空心鉆桿的內(nèi)徑為40 200毫米，壁厚5 20毫米，單節(jié)長度2 5 米，外壁有外螺紋，金屬空心鉆桿的最下一節(jié)內(nèi)側(cè)開有取樣管鎖定槽，金屬空心鉆桿底端設(shè)有取樣管支撐倒鉤，阻止取樣管在金屬空心鉆桿內(nèi)上下移動。本實(shí)用新型與螺紋式工程鉆、沉積物專用鉆機(jī)配套使用，能在不提鉆的情形下完成對土壤、沉積物的取芯，從而大大提高鉆探取芯的效率。本實(shí)用新型適合于各類軟巖層的鉆探取芯，如沉積物、土壤、凍土、冰，尤其適合于沉積物的鉆探取芯。

圖1為本實(shí)用新型裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖加、圖2b、圖2c和圖2d為本實(shí)用新型的取樣過程示意圖；圖中繩索1、金屬配重塊2、鋼絲軟軸3、取樣管鎖定滑塊4、滑槽過渡塊5、取樣管連接頭6、取樣管7、防漏花瓣8、金屬空心鉆桿9。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖1所示，一種空心鉆桿中取樣管的鎖定與解鎖裝置包括繩索1、金屬配重塊2、 鋼絲軟軸3、取樣管鎖定滑塊4、滑槽過渡塊5、取樣管連接頭6、取樣管7、防漏花瓣8和金屬空心鉆桿9。金屬空心鉆桿內(nèi)從上至下依次設(shè)有繩索、金屬配重塊、鋼絲軟軸、取樣管鎖定滑塊、滑槽過渡塊、取樣管連接頭和取樣管；繩索與絞車相連，取樣管頂部設(shè)有取樣管連接頭，滑槽過渡塊呈90度水平對稱布置四組滑槽，鋼絲軟軸和取樣管鎖定滑塊在滑槽過渡塊內(nèi)對稱布置四組，金屬空心鉆桿的最下一節(jié)內(nèi)側(cè)開有取樣管鎖定槽，金屬空心鉆桿底端設(shè)有取樣管支撐倒鉤，取樣管底部設(shè)有防漏花瓣。繩索下端固定一個(gè)連接塊。金屬配重塊頂端開有滑槽，繩索下端的連接塊可在滑槽內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，避免整套裝置轉(zhuǎn)動取樣時(shí)，繩索扭轉(zhuǎn)變形。鋼絲軟軸與取樣管鎖定滑塊連接，在滑槽過渡塊內(nèi)呈90度水平對稱布置四組。取樣管鎖定滑塊可在滑槽過渡塊內(nèi)自由滑動，并可進(jìn)入金屬空心鉆桿的最下一節(jié)內(nèi)側(cè)的取樣管鎖定槽內(nèi)，阻止取樣管在金屬空心鉆桿內(nèi)上下移動。滑槽過渡塊呈90度水平對稱布置4組滑槽；滑槽過渡塊下端設(shè)有多頭螺紋，滑槽過渡塊與取樣管連接頭連接時(shí)，旋轉(zhuǎn)90度即可到位。取樣管連接頭頂端設(shè)有多頭螺紋，其與滑槽過渡塊連接時(shí)，旋轉(zhuǎn)90度即可到位； 取樣管連接頭底端通過細(xì)牙螺紋與取樣管在裝置工作前提前連接固定。取樣管為薄壁管材，其外徑與金屬空心鉆桿的內(nèi)徑匹配，壁厚不超過5毫米，頂部設(shè)有取樣管連接頭，底部安裝有防漏花瓣。金屬空心鉆桿的內(nèi)徑為40 200毫米，壁厚5 20毫米，單節(jié)長度2 5米，外壁有外螺紋，金屬空心鉆桿的最下一節(jié)內(nèi)側(cè)開有取樣管鎖定槽，金屬空心鉆桿底端設(shè)有取樣管支撐倒鉤，阻止取樣管在金屬空心鉆桿內(nèi)上下移動。本實(shí)用新型裝置的使用方法的步驟如下[0029]1)在地面準(zhǔn)備階段，將取樣管連接頭與取樣管提前連接固定；2)在鉆探井口，用井口機(jī)械手將滑槽過渡塊與取樣管連接頭連接，二者旋轉(zhuǎn)90度擰緊；3)開動井口電機(jī)和絞車，在金屬空心鉆桿中下放繩索、金屬配重塊、鋼絲軟軸、取樣管鎖定滑塊、滑槽過渡塊、取樣管連接頭、取樣管，直至取樣管接觸到最下一節(jié)鉆桿的底端取樣管支撐倒鉤，如圖％所示；4)繼續(xù)下放繩索，金屬配重塊也隨之下放，鋼絲軟軸彎曲，取樣管鎖定滑塊在滑槽過渡塊的滑槽中滑出，直至取樣管鎖定滑塊進(jìn)入金屬空心鉆桿最下一節(jié)內(nèi)側(cè)的取樣管鎖定槽，完成取樣管鎖定，如圖2b所示；5)軟巖層專用鉆機(jī)開始鉆探，金屬空心鉆桿向下旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，取樣管鎖定滑塊約束取樣管，使之在金屬空心鉆桿內(nèi)的位置被固定，樣品進(jìn)入取樣管內(nèi)。在此過程中，繩索下端的連接塊在金屬配重塊頂端滑槽內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，避免整套裝置轉(zhuǎn)動取樣時(shí)，繩索扭轉(zhuǎn)變形，如圖2c所示；6)軟巖層專用鉆機(jī)停止鉆探；7)開動井口電機(jī)和絞車，回收繩索、配重塊、鋼絲軟軸，驅(qū)動取樣管鎖定滑塊退出取樣管鎖定槽，完成取樣管解鎖，如圖2d所示；8)井口電機(jī)繼續(xù)工作，直至將充滿樣品的取樣管拉出金屬空心鉆桿；9)井口機(jī)械手工作，將滑槽過渡塊與取樣管連接頭松開，將充滿樣品的取樣管放入指定位置，換上新的取樣管，取樣作業(yè)完成，取芯系統(tǒng)下一次作業(yè)的待命狀態(tài)。
權(quán)利要求1. 一種空心鉆桿中取樣管的鎖定與解鎖裝置，包括繩索、金屬配重塊、鋼絲軟軸、取樣管鎖定滑塊、滑槽過渡塊、取樣管連接頭、取樣管、防漏花瓣和金屬空心鉆桿，其特征在于金屬空心鉆桿內(nèi)從上至下依次設(shè)有繩索、金屬配重塊、鋼絲軟軸、取樣管鎖定滑塊、滑槽過渡塊、取樣管連接頭和取樣管；繩索與絞車相連，取樣管頂部設(shè)有取樣管連接頭，滑槽過渡塊呈90度水平對稱布置4組滑槽，鋼絲軟軸和取樣管鎖定滑塊在滑槽過渡塊內(nèi)對稱布置4組，金屬空心鉆桿的最下一節(jié)內(nèi)側(cè)開有取樣管鎖定槽，金屬空心鉆桿底端設(shè)有取樣管支撐倒鉤，取樣管底部設(shè)有防漏花瓣； 所述的繩索下端固定一個(gè)連接塊；所述的金屬配重塊頂端開有滑槽，繩索下端的連接塊可在滑槽內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，避免整套裝置轉(zhuǎn)動取樣時(shí)，繩索扭轉(zhuǎn)變形；所述的鋼絲軟軸與取樣管鎖定滑塊連接，在滑槽過渡塊內(nèi)呈90度水平對稱布置4組； 所述的取樣管鎖定滑塊可在滑槽過渡塊內(nèi)自由滑動，并可進(jìn)入金屬空心鉆桿的最下一節(jié)內(nèi)側(cè)的取樣管鎖定槽內(nèi)，阻止取樣管在金屬空心鉆桿內(nèi)上下移動；所述的滑槽過渡塊呈90度水平對稱布置4組滑槽；滑槽過渡塊下端設(shè)有多頭螺紋，滑槽過渡塊與取樣管連接頭連接時(shí)，旋轉(zhuǎn)90度即可到位；所述的取樣管連接頭頂端設(shè)有多頭螺紋，其與滑槽過渡塊連接時(shí)，旋轉(zhuǎn)90度即可到位；取樣管連接頭底端通過細(xì)牙螺紋與取樣管在裝置工作前提前連接固定；所述的取樣管為薄壁管材，其外徑與金屬空心鉆桿的內(nèi)徑匹配，壁厚不超過5毫米，頂部設(shè)有取樣管連接頭，底部安裝有防漏花瓣；所述的金屬空心鉆桿的內(nèi)徑為40 200毫米，壁厚5 20毫米，單節(jié)長度2 5米， 外壁有外螺紋，金屬空心鉆桿的最下一節(jié)內(nèi)側(cè)開有取樣管鎖定槽，金屬空心鉆桿底端設(shè)有取樣管支撐倒鉤，阻止取樣管在金屬空心鉆桿內(nèi)上下移動。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種空心鉆桿中取樣管的鎖定與解鎖裝置。本實(shí)用新型包括繩索、金屬配重塊、鋼絲軟軸、取樣管鎖定滑塊、滑槽過渡塊、取樣管連接頭、取樣管、防漏花瓣和金屬空心鉆桿。金屬空心鉆桿內(nèi)從上至下依次設(shè)有繩索、金屬配重塊、鋼絲軟軸、取樣管鎖定滑塊、滑槽過渡塊、取樣管連接頭、取樣管；繩索與絞車相連，取樣管頂部設(shè)有取樣管連接頭，滑槽過渡塊呈90度水平對稱布置四組滑槽，鋼絲軟軸和取樣管鎖定滑塊在滑槽過渡塊內(nèi)對稱布置四組，金屬空心鉆桿的最下一節(jié)內(nèi)側(cè)開有取樣管鎖定槽，金屬空心鉆桿底端設(shè)有取樣管支撐倒鉤，取樣管底部設(shè)有防漏花瓣。本實(shí)用新型能在不提鉆的情形下完成對土壤、沉積物的取芯，從而提高了鉆探取芯的效率。
文檔編號E21B25/02GK202108446SQ20112012203
公開日2012年1月11日 申請日期2011年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月24日
發(fā)明者葉瑛, 周紅偉, 楊厲昆, 楊微, 秦華偉, 邱文, 陳鷹 申請人:杭州電子科技大學(xué)