绳索取芯钻具.pdf

本发明为一种绳索取芯钻具。
    《绳索取心金刚石钻进技术》介绍了澳大利亚明德利尔公司（MINDRILL）的一种绳索取芯钻具。此钻具由捞矛头、顶盖、弹簧、定位套、挂簧、球卡、座环、阀体、球卡室、滑套、调节圈、轴承、外管、调节轴、锁母、内管接头、泵出活塞、钢球、内管、半合管、脱卡套、重锤、缓冲簧、簧套、下钩块、内捞筒、外捞筒、弹簧套、内套、上钩块、弹性胶圈等组成，具有由弹簧、定位套、阀体等组成的到位报信机构。内管总成下放时，阀体的粗径台阶在挂簧内，而球卡位于阀体的小径位置，阀门处于关闭状态，冲洗液由悬挂环与钻杆间的环状间隙流过。当内管到达预定位置时，悬挂环坐落在座环上，内外管的环状间隙被堵塞，冲洗液改变流向，克服挂簧的力量向下推动阀体，球卡进入球卡室，使阀门打开。此时，若泵压表上的指示压力升高，冲洗液循环正常，则表明内管总成已到位，如果水路不通，则说明内管总成还不到位。打捞时，向上的拉力使阀体粗径台阶进入挂簧，并压缩弹簧继续向上运动，直到挂簧上移到上接头的内台阶处，这时，球卡缩回，阀门超过关闭位置而重新打开，以减少提升阻力。这种到位报信机构结构复杂，易被岩屑卡住而失灵，工作可靠性差，报信压力很难调整，无法满足钻进不同孔深的需要。

    本发明的目地在于设计一种具有易调节压力的到位报信机构的绳索取芯钻具。

    为解决以上任务，本发明根据液流断面突然改变处流体压力与流体的体积流率的平方成正比、与液流断面的平方成反比的流体力学原理作如下设计：在弹卡架下部的侧面及中心钻相通的孔，在悬挂接头的上端及侧面钻相通孔，弹卡架的中心孔与悬挂接头的中心孔通过丝扣连接后相通。钻具到位后弹卡架的侧孔及悬挂接头的侧孔被悬挂环隔开。钻具在投放过程中，冲洗液可通过内、外管之间的环状间隙。当钻具投放到位，悬挂环坐于座环上，切断了内、外管间的环状液流通道，冲洗液被迫进入弹卡架上的通孔，经悬挂接头上的通孔，到达座环下部内、外管间的环状间隙。由于液流通道断面的突然变小，压力就突然明显加大，液压表就会反映出来。套与回收管丝扣连接。套的内径稍稍大于弹卡架侧面孔部位的外径。通过上、卸套与回收管的丝扣，可调节套与弹卡架的相对位置，改变套覆盖弹卡架侧面通孔的面积，从而调节到位报信的压力。

    本发明设计的绳索取芯到位报信机构结构简单，不存在岩屑造成失灵的危险，工作可靠。开足泵量冲送钻具时，钻具到位后，泵压以体积流率的平方倍增加，上升量大，持续时间长，信号明显，易于观察，不会遗漏。钻进时改用小泵量，随着液流的减少，报信部位的压力损耗以体积流率的平方倍下降。到位报信压力的调整步骤非常间单，调整范围大。

    实施例如图1所示。回收管23用丝扣与弹卡架24相连接，弹卡架24上有相通的侧孔25和中心孔26，弹卡架24与悬挂接头27丝扣连接，悬挂接头27上有相通的中心孔28和侧孔29。在钻具投放过程中，冲洗液可通过环状间隙，当钻具投放到位，悬挂环30坐在座环31上，悬挂环30上、下的环状间隙被切断，冲洗液只能从侧孔25进入弹卡架24，经弹卡架24中心孔26、悬挂接头27中心孔28和悬挂接头27侧孔29流出，绕过悬挂环30。由于侧孔25的通孔断面比内外管间的环状断面小得多，故钻具到位，冲洗液被迫绕过悬挂环30时，压力突然增大，操作人员从压力表上指示的突然变大，即可知道钻具到位。回收管23用丝扣33同套32连接，丝扣33上开有键槽。套32如图3所示做有缺口34和键槽35，套32的内径稍大于弹卡架24带侧孔25部位的外径。当套32上到回收管23连接丝扣33的根部时，弹卡架24上的侧孔25完全裸露。卸扣时，套32与弹卡架24作相对运动，逐渐覆盖住（或敞开）弹卡架24上的侧孔25，从而增、减通水断面的大小，导致改变到位报信的压力。为了使套32在工作过程中不自动改变其位置，在回收管23的连接丝扣33上做了键槽，在套32上做了缺口34，当缺口34与连接丝扣33上的键槽重合时放入键36，套32就不能继续上扣或卸扣。在套32上做了一个卡簧槽37和卡簧定位槽38，将卡簧39的小钩40对准卡簧定位槽38后，装入卡簧槽37，压在键36上，键36就不能掉出。调整钻具到位报信压力时，先取下卡簧39，然后拿出键36，拧、卸套32，调整好套32与弹卡架24的相对位置，然后依次装好键36和卡簧39。图1为弹卡架24侧孔25完全裸露状态，图2为套32遮挡部分侧孔25状态。

    附图说明：图1为绳索取芯钻具部分示意图。弹卡架24的侧孔25完全敞开，为最小报信压力时的状态。图2为绳索取芯钻具部分示意图。弹卡架24的侧孔25被套32最大限度遮挡，为最大报信压力时的状态。图3为套的正剖视图。图4为套的A-A剖视图。图5为套的俯视图。图6为键的正视图。图7为键的俯视图。图8为卡簧装在钻具上的正视图。图9为卡簧装在钻具上的侧视图。图10为澳大利亚明德利尔公司18型绳索取芯钻具双管（上半部）示意图。其中：1-捞矛头;2-顶盖;3-弹簧;4-定位套;5-挂簧;6-球卡;7-座环;8-阀体;9-球卡室;10-滑套;11-弹簧;12-调节圈;13-轴承;14-外管;15-调节轴;16-锁母;17-内管接头;18-泵出活塞;19-钢球;20-内管;21-半合管;22-脱卡套。