專利名稱:反循環(huán)連續(xù)取心沖擊器和封隔器的制作方法
本發(fā)明是一種用于水文、工程、地質(zhì)鉆探的新鉆具。它可實現(xiàn)液動沖擊回轉反循環(huán)連續(xù)取心鉆進(C.S.R)。即可取樣，亦可采集巖心。
反循環(huán)連續(xù)取心鉆進是通過雙壁鉆桿內(nèi)外管之環(huán)狀間隙將沖洗液送入孔底，利用沖洗液反循環(huán)液流在鉆桿柱內(nèi)的上升力，使巖心連續(xù)不斷地從孔底輸送到地表。經(jīng)過緩慢彎曲的導管進入到巖心箱中，這是一種比較完善的取心方法。它不僅取得真實有代表性的樣品，而且邊鉆邊取，巖樣的無污染性和代表性都比較高，能夠準確反映巖層的原生結構，埋藏深度和分層線。但是這一鉆進方法由于鉆頭壁較厚，尅取巖石面大，遇到硬巖鉆進效率低。遇破碎地層巖樣易堵塞，不得不經(jīng)常提鉆給施工帶來很大困難，嚴重影響該方法優(yōu)越性的發(fā)揮。
本發(fā)明是提供一種鉆具來實現(xiàn)沖擊回轉反循環(huán)連續(xù)取心鉆進，主要目的就是克服上述這些缺點，使反循環(huán)連續(xù)取心鉆探提高到一個新的高技術領域：
。它不但能夠進行高效率鉆進，而且能有效地預防和減輕巖心堵塞，獲取更大的技術經(jīng)濟效益。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的在反循環(huán)鉆頭與雙壁鉆桿之間設置一臺中空式?jīng)_擊器，這是一個閥控全液壓系統(tǒng)，它依靠各自上下承壓部位存在著面積差的閥和沖錘，通過節(jié)流所產(chǎn)生的壓力，利用閥和錘關開所產(chǎn)生的液體壓力變化來實現(xiàn)沖擊往復沖擊運動，所產(chǎn)生的縱向的沖擊力作用于鉆頭，加劇了巖石破碎的程度，從而提高了鉆進速度。而縱向沖擊力所產(chǎn)生的振動波則減少了巖心在鉆頭處及鉆桿內(nèi)上升過程中出現(xiàn)堵塞的可能性。本發(fā)明使用特殊結構的鉆頭并在沖擊器處設置了若干道新型封隔器，足以產(chǎn)生反循環(huán)使沖洗液從鉆桿內(nèi)返回地表，而在鉆桿處僅有極少泄漏。鉆進時，沖洗液從雙壁鉆桿環(huán)狀間隙送入孔內(nèi)，流過沖擊器設在下接頭中的節(jié)流孔時產(chǎn)生局部液流壓力升高，故有壓差分別作用于閥及沖錘，兩者分別上行，當?shù)稚纤傈c，兩者接觸水路關閉產(chǎn)生水錘效應，在高壓水作用下，閥和沖錘一同下行沖擊鐵砧之后進入下一個循環(huán)。沖洗液經(jīng)過鉆頭由鉆桿中心孔攜帶巖心上返地面。
圖1鉆具連接示意圖 雙壁鉆桿〔1〕 封隔器〔2〕 沖擊器〔3〕 封隔器〔4〕 擴孔器〔5〕 鉆頭〔6〕圖2沖擊器主要結構縱向剖面圖圖3組合密封結構圖圖4封隔器剖面圖 內(nèi)管〔1〕 封隔器體〔2〕 軸套〔3〕密封圈〔4〕 以下結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。
參照圖2，與雙壁鉆桿內(nèi)鉆桿連接的內(nèi)管〔1〕被置于沖擊器以便輸送巖心，閥〔7〕安裝在具有鍍鉻內(nèi)孔的上接頭〔3〕中并與之以動配合相配，閥〔7〕上有兩個密封段，每段密封分別由三道組合密封構成，組合密封〔5〕〔8〕的密封環(huán)用聚四氟乙烯制成，在密封環(huán)槽內(nèi)設有O型密封圈，密封〔5〕〔8〕的園面積比最好為1∶1.2～3，閥〔7〕與內(nèi)管〔1〕配合處設置了密封圈，以便更好地完成往復沖擊運動，上接頭〔3〕與中接頭〔15〕以螺紋連接。中接頭〔15〕加工有效置密封填料〔14〕的臺階，為減少摩擦阻力和提高耐磨性，沖錘〔18〕與密封填料〔14〕相配合部分鍍硬鉻，鍍硬鉻段長度為100～300毫米。用聚四氟乙烯碳素纖維作密封填料〔14〕，沖錘〔18〕的下密封段中同樣設置三道組合密封〔21〕。其技術要求與閥〔7〕的密封要求相同，沖錘〔18〕上部的斷面積與組合密封〔21〕的園面積比最好為1∶1.3～3.5。以利用液壓較好的實現(xiàn)自激往復沖擊運動，密封〔21〕在外殼〔16〕內(nèi)往復運動，外殼〔16〕內(nèi)孔鍍硬鉻使摩擦阻力減小耐磨性增強，外殼〔16〕與中接頭〔15〕以螺紋連接。外殼〔16〕中部開有通水孔，安裝后外殼上的呼吸內(nèi)管即保證水路暢通又保證了沖擊器工作時巖粉不會進入沖擊器內(nèi)部，外殼〔16〕的另一端與花鍵套〔23〕螺紋連接，帶有縱向花鍵的聯(lián)動接頭〔24〕與花鍵相配，聯(lián)動接頭內(nèi)有節(jié)流孔，利用節(jié)流使沖擊器內(nèi)水壓增高以達到驅動沖錘〔18〕和閥〔7〕運動的目的。聯(lián)動接頭〔24〕與花鍵套〔23〕之間安裝了調(diào)節(jié)沖錘〔18〕自由行程的調(diào)節(jié)墊〔25〕。
參照圖4封隔器體〔2〕車有裝配滑動軸套〔3〕的槽，該槽兩端均有錐角45°-75°，裝在封隔器體〔2〕上的滑動軸套〔3〕由一種具有自潤性的材料含油軸承制成。它由兩塊對稱組合而成，軸瓦的兩端垂直于軸線方向上均加工了45°～75°的錐面，以防巖粉進入軸套，提高靈活性和耐磨性，為提高隔水效果，軸套〔3〕與密封圈〔4〕接觸的外表面做成錐度為1∶3或1∶5，密封圈〔4〕裝在軸套上，起到封隔作用。
上述裝置結構簡單，操作者極易掌握，使用壽命長，可靠性強，實用性強，正常情況下鉆進效率有一定提高，巖樣堵塞機會大為減少。
權利要求
1.由雙壁鉆桿[1]、封隔器[2][4]、沖擊器[3]、擴孔器[5]、鉆頭[6]組成的液動沖擊回轉反循環(huán)連續(xù)取心鉆進系統(tǒng)。其特征在于a、一種中空式(貫通式)可實現(xiàn)反循環(huán)鉆探的沖擊器。b、密封圈與孔壁無相對轉動的封隔器。
2.根據(jù)權利要求
1所述的沖擊器，其特征在于一種貫通式全液壓差壓式無彈簧雙作用沖擊器。沖擊器的閥〔7〕上下兩密封段橫斷面積為1∶1.2～3，沖錘〔18〕上下兩密封段橫斷面積比為1∶1.3～3.5。
3.按照權利要求
1所述裝置，其特征在于密封圈〔4〕與封隔器體〔2〕的相對運動由滑動軸套〔3〕完成。軸套〔3〕兩端與封隔器體〔2〕之配合錐面角度45°～75°。軸套外表面錐度1∶3～1∶5。
4.按照權利要求
1所述的沖擊器，其特征在于沖擊器的閥上下兩密封段各自由三道組合密封〔5〕〔8〕構成。組合密封由聚四氟乙烯密封環(huán)和裝在密封環(huán)內(nèi)槽中的O型密封圈組成。
5.按照權利要求
1所述沖擊器，其特征在于所述的沖擊器中的上接頭〔3〕與外殼〔16〕的內(nèi)孔鍍硬鉻，且沖錘〔18〕上部100～300毫米段園表面鍍硬鉻。
6.按照權利要求
1所述沖擊器，其特征在于沖擊器外殼〔16〕下部開有通水孔，其內(nèi)下部加工有呼吸管。
7.按照權利要求
1所述沖擊器，其特征在于沖錘〔18〕上端用填料密封，下端用與閥〔7〕同形式的組合密封(三道)。
8.按照權利要求
1所述沖擊器，其特征在于內(nèi)管〔1〕帶有上下兩組扶正限位裝置，內(nèi)管〔1〕表面作一定處理。
專利摘要
本發(fā)明提供了一種用于液動沖擊回轉反循環(huán)連續(xù)取心鉆進的裝置，可適用于工程、水文、地質(zhì)等勘探，既可取樣亦可取巖心。它是反循環(huán)鉆頭與雙壁鉆桿之間設置一臺中空式?jīng)_擊器，該沖擊器是一個閥控全液壓系統(tǒng)，依靠各自上下承壓部位存在著面積差的閥和沖錘，通過節(jié)流所產(chǎn)生的壓力，利用閥和錘關開產(chǎn)生的液壓變化來實現(xiàn)沖擊件往復運動。為保證反循環(huán)設置若干道新型封隔器。沖擊器的沖擊振動加劇了巖石破碎，大大減少了巖樣堵塞。
文檔編號E21B25/00GK86104172SQ86104172
公開日1988年1月6日 申請日期1986年6月25日
發(fā)明者劉瑋, 王人杰, 谷文江, 王熙民 申請人:地質(zhì)礦產(chǎn)部勘探技術研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan