抽吸式繩索取心液動錘鉆具的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種抽吸式繩索取心液動錘鉆具，它包括液動錘外管內依次間隙配合設置上接頭、上噴嘴、上閥、上缸套、內套上活塞、沖錘體、下活塞、下缸套的上外管、錘軸、內套傳功環的承沖環及液動錘外管端外套的上擴孔器組成的繩索取心液動錘，它還包括鉆具外管內依次扣絲連接設置內套噴嘴的承沖接頭、承噴器、下接頭、內設單動接頭和調節接頭的彈簧套、濾片、內管、卡簧座及其外套下擴孔器組成的噴射抽吸總成和底噴式階梯鉆頭，具有主動吸取巖心、泵壓低、對水敏性地層采取率高、節省人力物力、破碎巖石快、堵塞自行解卡、巖芯自磨少、一體化結構易于推廣應用等優點，適于礦山巖心鉆探應用。
【專利說明】抽吸式繩索取心液動錘鉆具
一、【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種抽吸式繩索取心液動錘鉆具，適于礦山巖心鉆探應用。
二、【背景技術】
[0002]地質鉆探通常碰到的是破碎松散地層，取心往往是采取率不高。
[0003]為解決上述問題，《探礦工程(巖土鉆掘工程)))2010年第37卷第3期公開了一篇由中國地質科學院勘探技術研究所蘇長壽等發表的《系列高效液動錘的研究與應用》論文，該論文成果涉及一種“繩索取心液動錘”，隨著北京勘探技術研究所研制的上接頭、上噴嘴、上閥、上缸套、上活塞、上外管、沖錘體、下活塞、下缸套、錘軸、傳功環、承沖環等主要構件組成“SYZX系列繩索取心液動錘”的推廣應用，對于一般性完整的地層，大都能滿足地質設計的要求，采取率可高達90?100%，而對于淺層的風化覆蓋層，還可以通過單動雙管、無泵取芯、多功能局部反循環、小打大擴、少打多提等技術手段來保證采取率。
[0004]遵循“攻深找盲、圍礦找礦”的新方針，鉆探工作已逐步的向較深孔邁進，800m以上孔深的鉆孔比例在未來幾年呈繼續擴大趨勢。在施工過程中，采取上述淺層的技術手段都會因勞動強度大、成本高而難于采用，即在較深的孔段出現復雜地層，采取率就成了施工中的難點。
[0005]基于深孔復雜地層采取率低，繩索取芯液動錘的沖擊振動雖能減少堵塞的程度，但仍有一定的局限性。由于復雜地層巖性以細屑為主，松散破碎，裂隙節理極度發育，巖石本身缺乏膠結物質，一經鉆頭的擾動和沖洗液的沖刷就分散開來，很難進入內管或是進入了內管卡簧無法卡住，所以直接導致采取率不高。
三、
【發明內容】
[0006]本實用新型的目的是提供一種抽吸式繩索取心液動錘鉆具，它能解決深孔復雜地層巖礦心采取率低、勞動強度大等問題。
[0007]為實現上述目的，本實用新型設計采用如下方式進行:
[0008]抽吸式繩索取心液動錘鉆具，它包括液動錘外管內依次間隙配合設置上接頭、上噴嘴、上閥、上缸套、內套上活塞、沖錘體、下活塞、下缸套的上外管、錘軸、內套傳功環的承沖環及液動錘外管端外套的上擴孔器組成的繩索取心液動錘，它還包括鉆具外管內依次扣絲連接設置內套噴嘴的承沖接頭、承噴器、下接頭、內設單動接頭和調節接頭的彈簧套、濾片、內管、卡簧座及其外套下擴孔器組成的噴射抽吸總成和底噴式階梯鉆頭；噴射抽吸總成的內套噴嘴的承沖接頭一端絲扣連接繩索取心液動錘的內套傳功環的承沖環端，噴射抽吸總成的另一端卡簧座絲扣連接底噴式階梯鉆頭；底噴式階梯鉆頭的唇面內設有鉆頭內臺階和唇面外設有一級臺階、二級臺階，一級臺階均布有鉆頭內斜眼。
[0009]當水泵送來的高壓沖洗液沿液動錘錘軸內孔經噴嘴接頭進入噴嘴時，由于噴嘴內腔為錐形且噴嘴口斷面較小，因此，沖洗液約以13?15m/s速度射入承噴器中，在此高速射流的作用下，噴嘴與承噴器周圍的液體，被射流帶走一部分而形成負壓區，在壓力差的作用下，下部內管中的流體通過濾片被抽到承噴器周圍的環狀空間內里，高速液流和吸入的液體便在承噴器混合，進行能量傳遞和交換后流入下接頭的兩側水眼，通過內管與鉆具外管的環狀間隙，從底噴式階梯鉆頭的鉆頭均布的內斜眼射出，沖洗液不直接沖蝕巖心，確保巖心的完整性。
[0010]本實用新型因為組合了繩索取心液動錘、噴射抽吸總成和特定的底噴式階梯鉆頭，改進了內管總成，所以既集納了各自的特點，還能主動吸取巖心，避免沖洗液直接沖蝕巖芯，降低泵壓、提高水敏性地層的采取率，極大的節省了人力物力；同時由于將底噴式階梯鉆頭設有鉆頭內臺階、兩級臺階和鉆頭內斜眼，使鉆頭同時作用著回轉扭矩、軸心壓力和軸向沖擊力，所以有利于破碎巖石、堵塞解卡和減少巖芯自磨；此外由于不在于改變抽吸式繩索取心液動錘鉆具基本構造，所以一體化結構易于推廣應用。
四、【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]本實用新型的具體結構由以下附圖給出。
[0012]圖1是依據本實用新型提出的一種抽吸式繩索取心液動錘鉆具全剖主視圖。
[0013]圖2是圖1所示錘鉆具中公知的繩索取心液動錘全剖主視圖。
[0014]圖3是圖1所示錘鉆具的噴射抽吸總成全剖主視圖。
[0015]圖4是圖1所示錘鉆具的底噴式階梯鉆頭全剖主視圖。
[0016]圖5是圖4所示底噴式階梯鉆頭左視圖。
[0017]附圖中各標識表示:
[0018]1.上接頭 2.上閥3.上活塞 4.沖錘體 5.下活塞 6.錘軸 7.傳功環8.噴嘴9.承噴器10.單動接頭11.彈簧套12.調節接頭13.鉆具外管14.下擴孔器15.底噴式階梯鉆頭15.1.鉆頭內臺階15.2.鉆頭內斜眼15.3.—級臺階15.4.二級臺階16.卡簧座17.內管18.濾片19.下接頭20.承沖接頭21.承沖環22.下缸套23.上外管24.上缸套25.上噴嘴26.上擴孔器
[0019]以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細描述。
五、【具體實施方式】
[0020]如圖1?3所示，本實用新型提出的抽吸式繩索取心液動錘鉆具，它包括液動錘外管內依次間隙配合設置上接頭1、上噴嘴25、上閥2、上缸套24、內套上活塞3、沖錘體4、下活塞5、下缸套22的上外管23、錘軸6、內套傳功環7的承沖環21及液動錘外管端外套的上擴孔器26組成的繩索取心液動錘，它還包括鉆具外管13內依次扣絲連接設置內套噴嘴8的承沖接頭20、承噴器9、下接頭19、內設單動接頭10和調節接頭12的彈簧套11、濾片18、內管17、卡簧座16及其外套下擴孔器14組成的噴射抽吸總成和底噴式階梯鉆頭15 ;噴射抽吸總成的內套噴嘴8的承沖接頭20 —端絲扣連接繩索取心液動錘的內套傳功環7的承沖環21端，噴射抽吸總成的另一端卡簧座16絲扣連接底噴式階梯鉆頭15。
[0021]參照圖4?5，所述的底噴式階梯鉆頭15的唇面內設有鉆頭內臺階15.1和唇面外設有一級臺階15.3、二級臺階15.4，一級臺階15.3均布有鉆頭內斜眼15.2。
[0022]所述的底噴式階梯鉆頭15的一級臺階15.3和二級臺階15.4上鑲嵌或熱壓柱狀合金或金剛石復合片。
[0023]所述的內管17的長度為I?2m。
[0024]所述的噴嘴8直徑為6?9mm、圓錐角度為9?12°。
[0025]所述的噴嘴8與承噴器9之間的距離為7?10mm。
[0026]工作時，地面泥漿泵輸出的沖洗液通過鉆桿到達液動錘的上接頭1，并經過上噴嘴25高速噴射出，在上閥2閥程區產生一低壓區，誘使上閥逆流向上運動，而此液流將繼續通過上活塞3和沖錘體4抵達沖錘下腔形成高壓，使沖錘在其上活塞3、下活塞5面積差的作用下快速上行并與已經處于上限位的上閥接觸，將高速流動的沖洗液流截斷，從而產生水擊，使原處于低壓區的上閥區變成高壓區，下腔則成為低壓區。此水擊快速推動上閥2和沖錘體4下行，上閥2運行一段距離后在上缸套24限位臺階作用下停止運動，沖錘體4則在慣性和由于閥、錘打開沖洗液暢通的液流共同作用下繼續向下運動直至沖擊錘軸6，錘軸6通過傳功環7、承沖環21，將沖擊能量傳給承沖接頭20，通過鉆具外管13、下擴孔器14，將沖擊功作用于底噴式階梯鉆頭15之上，完成沖擊功的輸出。這樣完成一個工作周期，如此循環周而復始。
【權利要求】
1.一種抽吸式繩索取心液動錘鉆具，它包括液動錘外管內依次間隙配合設置上接頭〔I〕、上噴嘴〔25〕、上閥〔2〕、上缸套〔24〕、內套上活塞〔3〕、沖錘體〔4〕、下活塞〔5〕、下缸套〔22〕的上外管〔23〕、錘軸〔6〕、內套傳功環〔7〕的承沖環〔21〕及液動錘外管端外套的上擴孔器〔26〕組成的繩索取心液動錘，其特征在于它還包括鉆具外管〔13〕內依次扣絲連接設置內套噴嘴〔8〕的承沖接頭〔20〕、承噴器〔9〕、下接頭〔19〕、內設單動接頭〔10〕和調節接頭〔12〕的彈簧套〔11〕、濾片〔18〕、內管〔17〕、卡簧座〔16〕及其外套下擴孔器〔14〕組成的噴射抽吸總成和底噴式階梯鉆頭〔15〕；噴射抽吸總成的內套噴嘴〔8〕的承沖接頭〔20〕一端絲扣連接繩索取心液動錘的內套傳功環〔7〕的承沖環〔21〕端，噴射抽吸總成的另一端卡簧座〔16〕絲扣連接底噴式階梯鉆頭〔15〕。
2.根據權利要求1所述的抽吸式繩索取心液動錘鉆具，其特征是所述的底噴式階梯鉆頭〔15〕的唇面內設有鉆頭內臺階〔15.1〕和唇面外設有一級臺階〔15.3〕、二級臺階〔15.4〕，一級臺階〔15.3〕均布有鉆頭內斜眼〔15.2〕。
3.根據權利要求1或2所述的抽吸式繩索取心液動錘鉆具，其特征是所述的底噴式階梯鉆頭〔15〕的一級臺階〔15.3〕和二級臺階〔15.4〕上鑲嵌或熱壓柱狀合金或金剛石復合片。
4.根據權利要求1所述的抽吸式繩索取心液動錘鉆具，其特征是所述的內管〔17〕的長度為I?2m。
5.根據權利要求1所述的抽吸式繩索取心液動錘鉆具，其特征是所述的噴嘴〔8〕直徑為6?9mm、圓維角度為9?12。。
6.根據權利要求1或5所述的抽吸式繩索取心液動錘鉆具，其特征是所述的噴嘴〔8〕與承噴器〔9〕之間的距離為7?10mm。
【文檔編號】E21B25/00GK203925374SQ201420328986
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月19日 優先權日:2014年6月19日
【發明者】吳燦輝 申請人:福建省第八地質大隊