一種繩索取心鉆桿內壁泥皮清理裝置的制作方法

本發明涉及一種鉆桿內壁清理裝置，尤其是一種繩索取心鉆桿內壁泥皮清理裝置。

背景技術：

繩索取心鉆進具有地質效果好、生產效率高、鉆探成本低等突出優點，在國內外地質鉆探中已得到普遍應用，但繩索取心對泥漿流變性能和固相控制要求較高，一般采用無固相泥漿。當遇到松散、破碎、漏失等復雜地層時，無固相泥漿造壁性能差、漏失量大，無法解決鉆孔護壁堵漏問題，需要使用固相泥漿，常導致鉆桿內壁產生泥皮，縮小了鉆桿內徑，直接影響了打撈器和內管總成在鉆桿中運行，造成打撈器投放或內管總成提升卡阻，嚴重影響施工效率。鉆桿內壁泥皮厚度一般在2-3mm，有時會超過5mm，自上而下由厚變薄，鉆桿接手部位比較厚，形成泥皮的部位通常在上部40-60米，一般不超過80米。對鉆桿內壁結泥皮問題，一般采取均勻攪拌泥漿、加強泥漿固控、定時測量泥漿性能與替漿、降低回轉速度等預防措施，降低回轉速度將大幅度降低機械鉆速。如出現結泥皮現象，通常提出6-8個立根鉆柱，然后再下入打撈器提取巖心。每個鉆進回次都需要提出部分鉆柱，不但浪費施工時間，反復提下鉆抽吸孔壁還會造成孔壁失穩問題。目前，尚缺乏行之有效的裝置解決繩索鉆桿內壁結泥皮問題。

技術實現要素：

本發明的目的在于針對現有技術之弊端、填補現有技術之空白，提供一種繩索取心鉆桿內壁泥皮清理裝置，采用所述裝置可徹底清除繩索鉆桿內壁泥皮，以確保打撈器和內管總成在鉆桿內運行順暢。

本發明所述問題是以下述技術方案解決的：

一種繩索取心鉆桿內壁泥皮清理裝置，包括上下連接的井徑探管和刮泥器，井徑探管和刮泥器位于繩索取心鉆桿內，刮泥器由上下設置相互連接的反扭總成和切削總成組成，反扭總成包括反扭電機、絲杠機構、滑移錐和反扭觸頭，反扭電機輸出軸帶動絲杠機構的絲杠轉動，絲杠帶動絲母、絲母帶動滑移錐上下運動，滑移錐下移過程觸壓反扭觸頭，反扭觸頭觸壓繩索取心鉆桿的內壁；所述切削總成包括切削電機、切削電機輸出軸、刀架和刮刀，切削電機經切削電機輸出軸連接刀架，刮刀安裝在刀架上，切削電機旋轉刮刀張開工作，切削電機停轉刮刀閉合。

上述繩索取心鉆桿內壁泥皮清理裝置，所述反扭總成還設有反扭電機罩、套筒、滑套和反扭接頭，套筒上端螺紋連接反扭電機罩，套筒下端螺紋連接反扭接頭，滑套固定在套筒內，絲母與滑套滑動配合，絲母下端固接滑移錐；反扭接頭沿徑向均布反扭觸頭安裝孔，反扭觸頭位于反扭觸頭安裝孔內，反扭觸頭與反扭觸頭安裝孔之間設有彈簧。

上述繩索取心鉆桿內壁泥皮清理裝置，所述切削總成還設有切削電機罩、刀座，切削電機罩上端螺紋連接反扭接頭、下端螺紋連接刀座，刀架穿過刀座；所述刮刀設置2-4片，各刮刀上端鉸接刀架，刮刀的外側刃部設有齒形刃，刮刀的內側背部設有磁鐵。

上述繩索取心鉆桿內壁泥皮清理裝置，井徑探管和刮泥器之間由變徑接頭連接，井徑探管上部設有鎧裝電纜，鎧裝電纜經滑輪連接絞車。

上述繩索取心鉆桿內壁泥皮清理裝置，所述反扭觸頭為兩段組合結構，兩段之間設有緩沖墊，反扭觸頭兩端為球狀，反扭觸頭設置2-4個。

本發明可在打撈器投放遇阻、內管總成提升卡阻時使用，徹底清除鉆桿內壁泥皮，以確保打撈器和內管總成在鉆桿內運行順暢；也可以定期使用，檢查鉆桿內壁結泥皮情況，及時清理泥皮，避免泥皮過厚影響取心作業。本發明在井內下放過程中連續測量鉆桿內徑以確定結泥皮位置與泥皮厚度，提升過程中依次啟動刮泥器反扭總成和切削總成，相互配合完成泥皮清理工作，從而保持鉆桿內壁清潔，避免結泥皮造成的取心受阻問題。本發明結構簡單、各部件工作穩定可靠，便于加工制造與野外施工使用。

附圖說明

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

圖1是本發明工作狀態示意圖；

圖2是刮泥器刮刀張開狀態的結構示意圖；

圖3是圖2中a處的局部放大視圖；

圖4是刮泥器刮刀收回狀態的結構示意圖。

圖中各標號為：1、變徑接頭，2、繩索取心鉆桿，3、反扭電機罩，4、反扭電機，5、反扭電機輸出軸，6、絲杠，7、套筒，8、絲母，9、滑套，10、銷軸，11、滑移錐，12、反扭接頭，13、彈簧，14、反扭觸頭，15、緩沖墊，16、切削電機罩，17、切削電機，18、切削電機輸出軸，19、刀座，20、刀架，21、刮刀，22、磁鐵，23、控制器，24、絞車，25、滑輪，26、鎧裝電纜，27、井徑碳管，28、刮泥器，29、鉆頭。

具體實施方式

參看圖1，本發明包括上下連接的井徑探管27和刮泥器28，裝置工作時,井徑探管和刮泥器位于繩索取心鉆桿2內。井徑探管上部設有鎧裝電纜26，鎧裝電纜經滑輪25連接絞車24。絞車為井徑探管與刮泥器的下放與提升提供動力，具有兩級調速。鎧裝電纜具有提升井內部件、傳輸數據信息、為刮泥器供電等功能，鎧裝電纜的抗拉強度超過刮泥器工作所需的反扭力，鎧裝電纜連接控制器，控制器可顯示并記錄深度、井徑、絞車提升力等參數，控制絞車速度、井內儀器升降與刮泥器啟停。

參看圖2-4，刮泥器是本發明的關鍵部件，刮泥器由上下設置相互連接的反扭總成和切削總成組成。反扭總成包括反扭電機4、絲杠機構、滑移錐11、套筒7、滑套9、反扭接頭12和反扭觸頭14。反扭電機為正反轉低速大扭矩電機，反扭電機設有反扭電機罩3、反扭電機輸出軸5。絲杠機構設有螺紋配合的絲杠6和絲母8。套筒7的上端螺紋連接反扭電機罩，套筒下端螺紋連接反扭接頭，滑套固定在套筒內，絲母下部為外六方，滑套為內六方，兩者間隙配合，可實現自由滑動。反扭電機輸出軸5與絲杠上部固定連接，絲母下部由銷軸10連接滑移錐，滑移錐上部為圓柱體下部為圓錐體，滑移錐由絲杠機構帶動上下移動。反扭接頭沿徑向均布2-4個反扭觸頭安裝孔，各反扭觸頭分別位于反扭觸頭安裝孔內，反扭觸頭與反扭觸頭安裝孔之間設有彈簧13。反扭觸頭為兩段組合結構，兩段之間設有緩沖墊15。滑移錐在下移過程觸壓反扭觸頭，反扭觸頭觸壓繩索取心鉆桿2的內壁，實現反扭，反扭過程刮泥器不隨刮刀的工作而轉動。所述切削總成包括切削電機罩16、切削電機17、切削電機輸出軸18、刀座19、刀架20和刮刀21，切削電機罩16固接切削電機，切削電機罩上部螺紋連接反扭接頭的下部，切削電機罩下部螺紋連接刀座。刀架上部穿過刀座，刀架上部固接切削電機輸出軸，刀架下部鉸接刮刀。刮刀設置2-4片，各刮刀的外側刃部設有齒形刃，刮刀內側背部設有磁鐵22。刀架與刀座之間設有防水的密封圈。切削電機旋轉，在離心力作用下刮刀張開工作，切削電機停轉，在磁鐵的吸力作用下刮刀閉合。圖2所示為刮泥器工作、刮刀張開時的狀態，圖4所示為刮泥器未工作、刮刀收回時的狀態。

以下結合附圖，詳細說明本發明的工作過程。在繩索取心鉆進中，如出現繩索取心鉆桿內壁結泥皮造成打撈器投放遇阻或內管總成提升卡阻時，通過鎧裝電纜將井徑探管和刮泥器下入井內，如圖1所示。井徑探管在下放過程中，連續測量鉆桿內徑，刮泥器處于非工作狀態，如圖4所示，反扭總成處于收斂狀態，絲母、滑移錐處于頂部位置，反扭觸頭收斂在反扭接頭內，不與鉆桿接觸，刮刀在磁鐵吸力作用下處于收回狀態。根據鉆桿內壁結泥皮規律與經驗，井內儀器下放深度一般不超過80米，當井徑探管下放至設定深度且鉆桿內壁連續無泥皮后開始提升。提升過程中接近泥皮段時，絞車切換為低速提升，首先反扭電機反轉，通過絲杠機構帶動滑移錐向下移動，滑移錐在往下移動過程中推動反扭觸頭，反扭觸頭擠壓彈簧向外側張開，當絲母下移至底部限位時，反扭觸頭緊密觸壓繩索取心鉆桿的內壁，絞車提升力逐漸升高直至最高值，表明反扭總成處于張開狀態，可提供反扭力，關閉反扭電機。然后開啟切削電機，刮刀在離心力作用下克服磁鐵吸力張開，鋸齒狀的切削刃與繩索取心鉆桿的內壁接觸，連續回轉切削，實現清理泥皮的目的，如圖2所示。鉆桿內壁泥皮清理結束后，首先關閉切削電機，刮刀在自重和吸力作用下處于收斂狀態；然后開啟反扭電機正轉，通過絲杠機構帶動滑移錐上移動直至頂部限位，滑移錐在往上移動過程中，反扭觸頭與繩索取心鉆桿內壁分離，絞車提升力逐漸降低至正常值，當絲母上移至頂部限位時，反扭觸頭完全收斂于反扭接頭內，刮泥器恢復非工作狀態，完成泥皮清理作業。