專利名稱：一種單管取芯鉆具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及旋轉(zhuǎn)鉆具，特別是單管取芯鉆具。
背景技術(shù)：
目前，單管取芯鉆具被廣泛地用于地質(zhì)勘探、工程勘察、石油開(kāi)采、疏水排灌、建筑安裝及工程質(zhì)檢等行業(yè)和部門。它們一般都是由鉆頭、卡簧、擴(kuò)孔器和巖芯管等部件構(gòu)成的，卡簧安裝在鉆頭內(nèi)壁，擴(kuò)孔器和巖心管內(nèi)壁均為光滑的園柱面。擴(kuò)孔器的兩端通過(guò)螺紋分別與鉆頭和巖芯管連接。鉆頭鑿切下來(lái)的巖芯通過(guò)卡簧進(jìn)入擴(kuò)孔器和巖芯管；提鉆時(shí)，由卡簧夾持巖芯，將巖芯隨鉆具一起從孔中取出。盡管這種結(jié)構(gòu)的單管取芯鉆具在施工中被普遍地采用，但還是有不可忽視的缺點(diǎn)。例如當(dāng)被鉆巖石完整性好，結(jié)構(gòu)均勻致密，且具有較高的抗壓強(qiáng)度時(shí)，鉆具施加的提鉆力不足以拉斷或折斷巖芯，巖芯將留存于孔底，導(dǎo)致鉆孔取芯失??；在鉆頭內(nèi)壁沒(méi)有限制卡簧的最大開(kāi)口尺寸的機(jī)構(gòu)，即使巖芯已從根部斷裂，因卡簧夾持巖芯的穩(wěn)定性差，巖芯脫落事故時(shí)有發(fā)生，影響了鉆孔工作效率。
現(xiàn)有技術(shù)中國(guó)專利ZL92108005公開(kāi)了一種復(fù)雜地層用金剛石鉆具，其夾持巖芯的機(jī)構(gòu)為磨光整體式內(nèi)管或磨光開(kāi)口鉤頭鋼質(zhì)卡箍半合管，在巖芯管和擴(kuò)孔器之間裝有導(dǎo)正機(jī)構(gòu)。唯一新穎的是將通常意義下的卡簧形狀由開(kāi)口環(huán)變成了磨光管或磨光半合管。所說(shuō)的卡簧結(jié)構(gòu)，延長(zhǎng)了有效夾持巖芯的軸向尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種在鉆進(jìn)取芯時(shí)，能夠自動(dòng)折斷巖芯，并能防止提鉆時(shí)巖芯脫落的單管取芯鉆具。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是單管取芯鉆具，由鉆頭、卡簧、擴(kuò)孔器、巖芯管組成，在巖芯管的內(nèi)壁上，焊有凸起的楔形塊，楔形塊的上端面為扇形面積的一部分，其外壁緊貼巖芯管內(nèi)壁，形狀與其接觸的巖芯管內(nèi)壁形狀相同，楔形角尖端指向鉆頭方向，楔形角為0°～30°，楔形塊的徑向厚度沿軸線由零逐漸增大，最大徑向厚度t可為5～50mm，楔形塊橫截面的扇形角α為5°～180°；卡簧置于鉆頭內(nèi)壁時(shí)，卡簧和鉆頭兩相互接觸面為相同的園錐面，卡簧的最大開(kāi)口尺寸，通過(guò)擴(kuò)孔器外絲螺紋端面對(duì)卡簧軸向竄動(dòng)的止推作用進(jìn)行限制。
卡簧還可改置于擴(kuò)孔器內(nèi)壁。當(dāng)卡簧置于擴(kuò)孔器內(nèi)壁時(shí)，卡簧和擴(kuò)孔器兩相互接觸面為相同的園錐面，巖芯管的外螺紋端面與卡簧的一端面緊密接觸，使卡簧不能向巖芯管的方向軸向移動(dòng)。
采用薄壁鉆頭進(jìn)行淺孔抽芯時(shí)，上述單管取芯鉆具還可不用擴(kuò)孔器，由放置卡簧的鉆頭通過(guò)螺紋與巖芯管直接連接在一起，卡簧的一端面與巖芯管的端面緊密接觸，使卡簧不能向巖芯管的方向軸向移動(dòng)。
在一定的范圍內(nèi)，卡簧的開(kāi)口量決定了其夾持巖芯的作用力。由于與外絲螺紋端面緊密接觸，從而限制了卡簧朝外絲螺紋方向的軸向竄動(dòng)，這樣就能保證卡簧的最大開(kāi)口尺寸保持不變，提鉆時(shí)有足夠的夾持力將巖芯隨同鉆具一起從孔中取出。因此，采用該種單管取芯鉆具，提高了鉆孔取芯的成功率，減少了打撈孔底殘留巖芯的工作量，降低了鉆孔取芯的施工成本。


圖1是單管取芯鉆具的主體剖視圖。
圖2是圖1所示楔形塊的俯視圖。
圖中標(biāo)號(hào)1--鉆頭 2--卡簧 3--擴(kuò)孔器 4--巖芯管5--楔形塊具體實(shí)施例
以下結(jié)合附圖1和圖2對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明單管取芯鉆具由鉆頭1、卡簧2、擴(kuò)孔器3、巖芯管4和楔形塊5組成。楔形塊5為鋼制件，焊接在巖芯管4的內(nèi)壁，楔形塊5的上端面為扇形面積的一部分，扇形角α為80°，最大徑向厚度t可為40mm，楔形角為25°，巖芯管4與擴(kuò)孔器3螺紋聯(lián)接，卡簧2置于鉆頭1內(nèi)壁，鉆頭1內(nèi)壁加工成一定角度的園錐面，其園錐角與卡簧2外壁園錐角相同，擴(kuò)孔器3與鉆頭1螺紋聯(lián)接，擴(kuò)孔器3的外絲螺紋端面頂住了卡簧2的一端面，控制了卡簧2沿?cái)U(kuò)孔器3的方向軸向竄動(dòng)位移，從而限制了卡簧2的最大開(kāi)口尺寸。
在鉆進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)鉆取的巖芯和楔形塊內(nèi)壁接觸以后，由于楔形斜面產(chǎn)生的非對(duì)稱徑向力作用于巖芯，導(dǎo)致巖芯的橫向折斷。楔形塊位置離鉆頭越遠(yuǎn)，就能獲取越長(zhǎng)的完整巖芯。
權(quán)利要求1.一種單管取芯鉆具，由鉆頭、卡簧、擴(kuò)孔器、巖芯管組成，其特征在于在巖芯管(4)的內(nèi)壁上，焊有凸起的楔形塊(5)，楔形塊(5)的上端面為扇形面積的一部分，其外壁緊貼巖芯管(4)內(nèi)壁，形狀與其接觸的巖芯管(4)內(nèi)壁形狀相同，楔形塊的徑向厚度沿軸線由零逐漸增大，楔形角尖端指向鉆頭方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單管取芯鉆具結(jié)構(gòu)，其特征在于楔形塊(5)的楔形角為0°～30°，橫截面的扇形角α為5°～180°，最大徑向厚度t可為5～50mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單管取芯鉆具結(jié)構(gòu)，其特征在于卡簧(2)置于鉆頭(1)內(nèi)壁，卡簧(2)和鉆頭(1)兩相互接觸面為相同的園錐面，擴(kuò)孔器(3)的外絲螺紋端面與卡簧(2)緊密接觸，使卡簧不能向擴(kuò)孔器(3)的方向軸向移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單管取芯鉆具結(jié)構(gòu)，其特征在于卡簧(2)還可置于擴(kuò)孔器(3)內(nèi)壁，卡簧(2)和擴(kuò)孔器(3)兩相互接觸面為相同的園錐面，巖芯管(4)外絲螺紋端面與卡簧(2)緊密接觸，使卡簧不能向巖芯管(4)的方向軸向移動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單管取芯鉆具結(jié)構(gòu)，其特征在于卡簧(2)置于鉆頭(1)內(nèi)壁，鉆頭(1)與巖芯管(4)通過(guò)螺紋直接連接在一起，巖芯管(4)的外絲螺紋端面與卡簧(2)緊密接觸，使卡簧不能向巖芯管(4)的方向軸向移動(dòng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種能夠在鉆進(jìn)取芯時(shí)自動(dòng)折斷巖芯，并能防止提鉆時(shí)巖芯脫落的單管取芯鉆具。它由鉆頭、卡簧、擴(kuò)孔器、巖芯管和楔形塊組成。鉆進(jìn)取芯時(shí)，楔形塊與巖芯接觸以后，巖芯因受到楔形塊單側(cè)橫向力的作用而折斷。使用該種單管取芯鉆具，提高了鉆孔取芯的成功率，減少了打撈孔底殘留巖心的工作量，降低了鉆孔取芯的施工成本。
文檔編號(hào)E21B25/10GK2623867SQ0322782
公開(kāi)日2004年7月7日 申請(qǐng)日期2003年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月6日
發(fā)明者劉壽康, 唐紅平, 李明全, 李旺春 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙礦冶研究院