一種適合于淺孔復雜地層鉆進的繩索取心鉆具的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鉆探工程領域，特別是一種應用于淺孔復雜地層鉆進的繩索取心鉆具。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著城市建設進程的加快，淺孔鉆探工作量急劇增加，這就不可避免的遇到復雜地層。由于目前采用的淺孔取心鉆具仍然是沖筒和單管鉆具，結構簡單，鉆遇復雜地層時取心率低，難以滿足規范要求。鉆探過程中無法護壁，上層的土樣經常受到鉆桿柱的敲擊而落入下層，從而導致分層、定位不準確。取心過程中無隔水、保真措施或隔水、保真措施不力，從而使巖樣或者土樣受到沖洗液的沖刷和嚴重的擾動。這些問題都嚴重影響了工程地質勘察的準確性，從而影響后續工程的設計與施工，因此研制一種能解決上述問題的淺孔取心鉆具就成為亟需解決的問題。
[0003]繩索取心技術是一種不提鉆取心技術，目前已廣泛應用于巖心鉆探施工當中，具有鉆進效率高、巖礦心采取率高、能安全鉆穿復雜地層及勞動強度低等特點。現有繩索取心鉆具由內外管總成及打撈器組成，內外管合在一起統稱為雙管，外管總成包括彈卡擋頭、彈卡室、擴孔器、及鉆頭，內管總成包括撈矛頭、彈卡鉗、內管、卡簧、調節機構、扶正機構、懸掛機構、單動機構、到位報信機構、巖心堵塞報信機構等，打撈器包括連桿、壓蓋、軸承、打撈機構、安全脫卡機構等。
[0004]巖心鉆探中，鉆孔深度大，內管、打撈器和脫卡套管可以依靠足夠的沖擊力保證懸掛、打撈和脫卡成功，但是在淺孔中由于沖擊力不夠會出現懸掛、打撈和脫卡失敗的問題。繩索取心鉆具的內管長度較長，受淺孔鉆機桅桿高度限制不能直接用。繩索取心鉆具的到位報信機構及巖心堵塞報信機構需要依靠足夠的沖洗液壓力才能工作，而淺孔鉆探施工中使用的栗，壓力低，不能滿足要求。現有繩索取心鉆具口徑小且無隔水、保真措施，取樣過程中會對巖(土)樣造成沖蝕和擾動，不符合淺孔鉆探取樣的要求。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種適用于淺孔復雜地層鉆進的繩索取心鉆具，以解決目前淺孔鉆探過程中出現的取心率低、鉆孔過程中無法護壁導致孔壁坍塌，土樣竄層及隔水、護心不力問題。
[0006]本實用新型的目的是通過如下措施來實現，包括外管總成、內管總成和打撈器;所述打撈器中采用了連接桿式安全脫卡機構，包含打撈鉤、彈性圓柱銷、撈鉤架、鉚釘、彈簧、連接桿、圓柱銷、螺栓及螺母、重錘座和黃銅剪切銷，打撈鉤通過彈性圓柱銷固定于撈鉤架上，彈簧通過鉚釘限位于打撈鉤尾部的槽口，連接桿一端通過圓柱銷與打撈鉤尾部的圓孔連接，另一端用螺栓連接并位于重錘座下部的滑移槽中，螺栓能在滑移槽中上下移動，重錘座與撈鉤架通過黃銅剪切銷接并固定;連接桿左右各一個對稱分布;所述的內管總成中設置有加重鉛塊;打撈器中設置有加重鉛柱。
[0007]所述內管總成及打撈器中均設置有鉛塊加重機構。
[0008]所述打撈器中的連接桿設計為兩端粗，中間細。
[0009]所述內管總成中巖心管長度設計為鉆桿長度一半或者等于鉆桿長度;將巖心管上的鋼球改為樹脂球；
[0010]所述內管總成的懸掛機構采用了可更換的懸掛環，下懸掛接頭的螺紋下部有一段小徑與懸掛環的內徑吻合，上懸掛接頭通過螺紋連接下懸掛接頭并固定懸掛環。
[0011]所述內管總成中的扭簧穿過彈性圓柱銷，另外兩端分別插入兩個彈卡上的小孔。
[0012]所述的連接桿左右對稱分布，夾角為60-90°。
[0013]本實用新型提供的淺孔復雜地層用繩索取心鉆具，具有如下特點:
[0014]1、內管總成中設置加重機構，可保證內管在淺孔中的懸掛定位效果;打撈器中設置加重機構可保證打撈器在淺孔中依靠自重打撈成功。連接桿式安全脫卡機構能夠有效解決該鉆具在淺孔中安全脫卡難題。將連接桿設計為兩端粗，中間細的結構可保證該鉆具易于裝配與使用。繩索取心鉆具的內管和鉆桿與孔壁間隙較小，而且整個取樣過程中都不需要提鉆，可解決淺孔鉆探中的護壁問題。本實用新型能夠有效解決繩索取心鉆具在淺孔鉆探施工時的適用性問題，并能提高淺孔鉆探的作業效率。
[0015]2、外管總成中采用超前側噴鉆頭能避免巖(土)樣受到沖洗液的沖蝕，從而提高巖(土)樣的采取率及減少巖(土)樣的擾動。適當增加外管與孔壁之間的間隙，可減少上返鉆井液對孔壁的壓力，有利于孔壁穩定;加大內外管之間的間隙可以保證該鉆具在遇水易膨脹的粘性土地層中使用時栗壓不至于過高。
[0016]3、將現有繩索取心鉆具中的到位報信機構及巖心堵塞機構拆除之后能大大減小內管的長度;將彈卡之上的張簧改為扭簧并穿過彈性圓柱銷既可進一步減小內管的長度又可增加其工作的穩定性，使之能滿足淺孔鉆探的需求。
[0017]4、樹脂球的質量比鋼球的質量小很多，因此采用樹脂球既可以減小巖(土)樣進入巖心管時的阻力，在打撈內管時又可以避免巖(土)樣受到沖洗液的沖刷，巖心管長度設計為鉆桿長度一半或者等于鉆桿長度，可以在每次接鉆桿時打撈內管提取巖(土)樣，避免因為打撈巖(土)樣而進行額外的擰卸鉆桿工作，減少了輔助作業時間。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型所提供繩索取心鉆具內外管的結構示意圖。
[0019]圖2為本實用新型所提供繩索取心鉆具打撈器結構示意圖。
[0020]圖3為本實用新型所提供繩索取心鉆具扭簧裝配示意圖。
[0021 ]圖4為本實用新型所提供繩索取心鉆具打撈器安全脫卡機構裝配示意圖。
[0022]圖中1-撈矛頭;2-鉆桿;3-彈性圓柱銷;4-彈卡室;5-彈卡;6_扭簧;7_彈性圓柱銷；8_回收管;9-彈卡座；10-彈性圓柱銷；11-彈性圓柱銷；12-上懸掛接頭；13-下懸掛接頭；14-懸掛環；15-座環；16-外管；17-六角螺母;18-心桿;19-平墊圈；20-六角螺母;21-止推軸承；22-軸承座;23-止推軸承;24-加重鉛塊;25-彈簧;26-彈簧套;27-六角螺母;28-重錘墊;29-φ 38樹脂球；30-球閥；31-巖心管；32-扶正環；33-擴孔器；34-卡簧座；35-鉆頭；36-卡簧；37-拉桿;38-套環;39-壓蓋;40-重錘套;41-止推軸承;42-平墊圈；43-六角螺母;44-加重鉛柱;45-重錘座;46-黃銅剪切銷;47-撈鉤架;48-螺栓及六角螺母;49-連接桿；50-圓柱銷； 51-鉚釘;52-彈簧;53-打撈鉤;54-彈性圓柱銷。
【具體實施方式】
[0023]為了使本技術領域的人員更好的理解本實用新型的技術方案，下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型做進一步的詳細說明。
[0024]參考圖1所示的繩索取心鉆具內外管的結構形式，該結構形式提供了一種適用于淺孔復雜地層的繩索取心鉆具。
[0025]外管總成包括鉆桿2、彈卡室4、外管16、擴孔器33、鉆頭35，其中鉆頭為超前側噴鉆頭，上述各部分按照從上至下的順序依次用絲扣連接。
[0026]內管總成由上至下依次設置撈矛頭1、彈性圓柱銷3、彈卡5、彈卡座9、扭簧6、彈性圓柱銷7、回收管8、彈性圓柱銷10，上述部件組合形成了內管總成中的彈卡定位機構，組裝鉆具時，先將彈卡5與扭簧6安裝于彈卡座9上方的槽中，用彈性圓柱銷7經彈卡座9上方的圓孔固定彈卡5與扭簧6，如圖3所示，然后壓縮彈卡5使其外徑小于回收管8的內徑之后再套入回收管8，待回收管8下移至彈卡座9下方的粗徑臺階用彈性圓柱銷10固定，最后用彈性圓柱銷3固定撈矛頭1與回收管8。
[0027]彈卡座9下方設有上懸掛接頭12、下懸掛接頭13、懸掛環14、座環15，上述部件組成內管總成中的懸掛機構，組裝鉆具時，先將懸掛環14套入下懸掛接頭13，然后通過上懸掛接頭12下部的絲扣與下懸掛接頭13連接并壓緊懸掛環14，座環15的外徑與外管16上部的粗徑部