一種取心鉆具卡簧座與內(nèi)管連接裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種地質(zhì)巖心取心鉆進(jìn)作業(yè)工具，特別是取心鉆具卡簧座與內(nèi)管連接裝置，屬鉆進(jìn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在地質(zhì)巖心鉆探過程中要使用到取心鉆具，雙管取心鉆具或內(nèi)管內(nèi)部增加襯管形成三層管的取心鉆具是目前所應(yīng)用的主要取心鉆具。上述取心鉆具的卡簧座與內(nèi)管之間通常都采用螺紋連接或插接配合的連接方式。其中，插接配合連接多用于鉆具小口徑場合，這種連接方式卡簧座內(nèi)孔與內(nèi)管間采用小過盈配合，依靠卡簧座內(nèi)孔與內(nèi)管間的摩擦力來防止卡簧座在鉆進(jìn)過程中滑落至鉆頭內(nèi)錐面處。但在實(shí)際鉆進(jìn)過程中經(jīng)常會發(fā)生因鉆具震動等因素造成卡簧座滑落，尤其在大口徑鉆具中使用效果很差?？ɑ勺鶅?nèi)孔與內(nèi)管間螺紋連接也是一種常用的連接方式，具有連接可靠性高的特點(diǎn)。螺紋連接存在的問題是:在割心時(shí)，該連接螺紋需傳遞巖心的拔斷力，在大口徑取心鉆進(jìn)時(shí)，粗大的巖心一般需要巨大的拔斷力，因此容易造成因螺紋連接失效而被拔斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種取心鉆具卡簧座與內(nèi)管連接裝置，所述連接裝置的連接可靠性高，且可在提鉆具拔斷巖心階段避免連接處被拔斷。
[0004]本發(fā)明所述問題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種取心鉆具卡簧座與內(nèi)管連接裝置，包括卡簧座和套裝的內(nèi)管、外管，外管下部連接取心鉆頭，內(nèi)管下部與卡簧座插接，卡簧安裝在卡簧座內(nèi)，所述卡簧座的上端設(shè)有內(nèi)圓錐工作面，內(nèi)圓錐工作面的直徑由上至下遞增，在內(nèi)圓錐工作面上設(shè)有一組開口槽；所述內(nèi)管與內(nèi)圓錐工作面的插接部位設(shè)有外圓錐工作面，外圓錐工作面與內(nèi)圓錐工作面的錐度一致、匹配插合。
[0005]上述取心鉆具卡簧座與內(nèi)管連接裝置，所述卡簧座設(shè)有內(nèi)圓錐導(dǎo)向面，所述內(nèi)圓錐導(dǎo)向面位于內(nèi)圓錐工作面下部，內(nèi)圓錐導(dǎo)向面的直徑由上至下遞減；所述內(nèi)管設(shè)有外圓錐導(dǎo)向面，外圓錐導(dǎo)向面位于外圓錐工作面下部，外圓錐導(dǎo)向面與內(nèi)圓錐導(dǎo)向面的錐度一致、匹配插合。
[0006]上述取心鉆具卡簧座與內(nèi)管連接裝置，各開口槽沿軸向設(shè)置，一組開口槽的數(shù)目為2-10個(gè)，各開口槽均布在內(nèi)圓錐工作面上，開口槽的長度與內(nèi)圓錐工作面的高度匹配。
[0007]上述取心鉆具卡簧座與內(nèi)管連接裝置，所述內(nèi)圓錐工作面的圓錐角Θ1為2-10。。
[0008]上述取心鉆具卡簧座與內(nèi)管連接裝置，所述內(nèi)圓錐導(dǎo)向面的圓錐角Θ2為1-15。。
[0009]本發(fā)明針對解決現(xiàn)有取心鉆具卡簧座與內(nèi)管之間連接結(jié)構(gòu)的弊端而進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。改進(jìn)后的卡簧座在其與內(nèi)管的接觸部位依次設(shè)置錐度相反的內(nèi)圓錐工作面和內(nèi)圓錐導(dǎo)向面，并在卡簧座工作錐面上設(shè)置軸向開口槽；同時(shí)在內(nèi)管與卡簧座的接觸部位相應(yīng)設(shè)置了錐度相反外圓錐工作面和外圓錐引導(dǎo)面。上述改進(jìn)，卡簧座與內(nèi)管匹配插接后，在鉆進(jìn)過程中，因?yàn)閮?nèi)圓錐工作面的設(shè)置，使得卡簧座抱緊內(nèi)管不會滑落；而在鉆進(jìn)結(jié)束后，上提鉆具割心時(shí)，卡簧座可在卡簧的帶動下相對內(nèi)管下行，下滑至與鉆頭內(nèi)錐面接觸，將巖心的拔斷力轉(zhuǎn)移至外總成(鉆頭、外管)承受，有效避免連接部位拔斷。本發(fā)明的獨(dú)特設(shè)計(jì)，解決了取心鉆具的卡簧座與內(nèi)管連接結(jié)構(gòu)長期存在的問題，可適用于不同規(guī)格的取心鉆具，并可以廣泛運(yùn)用到其它行業(yè)相關(guān)的連接件。
【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0011]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是卡簧座的立體圖；
圖3是卡簧座的剖視圖；
圖4是內(nèi)管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中各標(biāo)號清單為:1、內(nèi)管，1-1、外圓錐工作面，1-2、外圓錐導(dǎo)向面，2、外管，3、卡簧座，3-1、內(nèi)圓錐工作面，3-2、內(nèi)圓錐導(dǎo)向面，3-3、開口槽，4、卡簧，5、取心鉆頭，5-1、取心鉆頭內(nèi)錐面。
【具體實(shí)施方式】
[0013]參看圖1，本發(fā)明包括卡簧座3、內(nèi)管1、外管2、卡簧4和取心鉆頭5，內(nèi)管套裝在外管內(nèi)，外管下部連接取心鉆頭，卡簧座為空心結(jié)構(gòu)，內(nèi)管下部與卡簧座的上部插接，卡簧4安裝在卡簧座內(nèi)。
[0014]參看圖1-3，為解決內(nèi)管與卡簧座普通插接結(jié)構(gòu)容易脫落的問題，本發(fā)明在卡簧座3的上端設(shè)置了內(nèi)圓錐工作面3-1，內(nèi)圓錐工作面的直徑由上至下遞增，即端口為小口端。為使內(nèi)管可以插入卡簧座內(nèi)，在內(nèi)圓錐工作面上設(shè)有一組開口槽，各開口槽沿軸向設(shè)置，一組開口槽的數(shù)目為2-10個(gè)，各開口槽均布在內(nèi)圓錐工作面上，開口槽的長度與內(nèi)圓錐工作面的高度匹配。
[0015]參看圖1、圖4，本發(fā)明對內(nèi)管I的插接部位的結(jié)構(gòu)也做了相應(yīng)的改進(jìn)。在內(nèi)管與卡簧座的插接部位設(shè)置了外圓錐工作面1-1，外圓錐工作面與內(nèi)圓錐工作面的錐度方向及大小一致。當(dāng)進(jìn)行鉆具組裝時(shí)，因開口槽的設(shè)置，卡簧座的內(nèi)圓錐工作面在彈性變形范圍內(nèi)略微張開，使內(nèi)管順利推入，內(nèi)管裝入卡簧座后內(nèi)圓錐工作面的彈性變形恢復(fù)，內(nèi)圓錐工作面將外圓錐工作面抱緊，二者匹配貼合。
[0016]參看圖1、圖3、圖4，為方便內(nèi)管與卡簧座的插接，本發(fā)明卡簧座還設(shè)有內(nèi)圓錐導(dǎo)向面3-2，內(nèi)圓錐導(dǎo)向面位于內(nèi)圓錐工作面下部，內(nèi)圓錐導(dǎo)向面的直徑由上至下遞減，即內(nèi)圓錐導(dǎo)向面與內(nèi)圓錐工作面的錐度方向相反；同樣，在內(nèi)管處設(shè)置了外圓錐導(dǎo)向面1-2，外圓錐導(dǎo)向面位于外圓錐工作面下部，外圓錐導(dǎo)向面與內(nèi)圓錐導(dǎo)向面的錐度方向及大小一致，二者匹配插合。
[0017]參看圖3，內(nèi)圓錐工作面3-1和內(nèi)圓錐導(dǎo)向面3-2的錐度大小根據(jù)取心鉆具的規(guī)格、所鉆地層狀態(tài)等相關(guān)因素確定，通常情況下，內(nèi)圓錐工作面的圓錐角Θ I為2-10°，內(nèi)圓錐導(dǎo)向面的圓錐角Θ 2為1-15°。
[0018]參看圖1，本發(fā)明在鉆進(jìn)過程中，無論卡簧座3相對內(nèi)管I靜止、還是相對內(nèi)管轉(zhuǎn)動，都由于內(nèi)圓錐工作面的存在，使得卡簧座不會滑落；而在鉆進(jìn)結(jié)束后，上提鉆具割心時(shí)，首先卡簧4因?yàn)榕c巖心之間的摩擦力而相對卡簧座下行、收縮，與巖心逐漸卡緊；隨之卡簧座在卡簧的帶動下相對內(nèi)管下行(這時(shí)開口槽微張)，卡簧座下滑至與鉆頭內(nèi)錐面5-1接觸，繼續(xù)上提鉆具拔斷巖心，此時(shí)巖心的拔斷力即可全部轉(zhuǎn)移至取心鉆頭5、外管2承受。
[0019]由圖1可見，卡簧4與卡簧座3也是錐面配合，卡簧設(shè)有不閉合的開口結(jié)構(gòu)，卡簧在受到巖心摩擦力的情況向，相對卡簧座下行，因錐面配合及卡簧開口的存在，使卡簧在下行的過程中收縮，直至與巖心卡死。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種取心鉆具卡簧座與內(nèi)管連接裝置，包括卡簧座(3)和套裝的內(nèi)管(1)、外管(2)，外管下部連接取心鉆頭(5)，內(nèi)管下部與卡簧座插接，卡簧(4)安裝在卡簧座內(nèi)，其特征在于:所述卡簧座(3)的上端設(shè)有內(nèi)圓錐工作面(3-1)，內(nèi)圓錐工作面的直徑由上至下遞增，在內(nèi)圓錐工作面上設(shè)有一組開口槽；所述內(nèi)管(I)與內(nèi)圓錐工作面的插接部位設(shè)有外圓錐工作面(1-1 )，外圓錐工作面與內(nèi)圓錐工作面的錐度一致、匹配插合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的取心鉆具卡簧座與內(nèi)管連接裝置，其特征在于，所述卡簧座設(shè)有內(nèi)圓錐導(dǎo)向面(3-2)，所述內(nèi)圓錐導(dǎo)向面位于內(nèi)圓錐工作面下部，內(nèi)圓錐導(dǎo)向面的直徑由上至下遞減；所述內(nèi)管設(shè)有外圓錐導(dǎo)向面(1-2)，外圓錐導(dǎo)向面位于外圓錐工作面下部，外圓錐導(dǎo)向面與內(nèi)圓錐導(dǎo)向面的錐度一致、匹配插合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的取心鉆具卡簧座與內(nèi)管連接裝置，其特征在于，各開口槽沿軸向設(shè)置，一組開口槽的數(shù)目為2-10個(gè)，各開口槽均布在內(nèi)圓錐工作面上，開口槽的長度與內(nèi)圓錐工作面的高度匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的取心鉆具卡簧座與內(nèi)管連接裝置，其特征在于，所述內(nèi)圓錐工作面的圓錐角Θ I為2-10°。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的取心鉆具卡簧座與內(nèi)管連接裝置，其特征在于，所述內(nèi)圓錐導(dǎo)向面的圓錐角Θ 2為1-15°。
【專利摘要】一種取心鉆具卡簧座與內(nèi)管連接裝置，包括卡簧座和套裝的內(nèi)管、外管，外管下部連接取心鉆頭，內(nèi)管下部與卡簧座插接，卡簧安裝在卡簧座內(nèi)，所述卡簧座的上端設(shè)有內(nèi)圓錐工作面，內(nèi)圓錐工作面的直徑由上至下遞增，在內(nèi)圓錐工作面上設(shè)有一組開口槽；所述內(nèi)管與內(nèi)圓錐工作面的插接部位設(shè)有外圓錐工作面，外圓錐工作面與內(nèi)圓錐工作面的錐度一致、匹配插合。本發(fā)明的獨(dú)特設(shè)計(jì)，解決了取心鉆具的卡簧座與內(nèi)管連接結(jié)構(gòu)長期存在的問題，可適用于不同規(guī)格的取心鉆具，并可以廣泛運(yùn)用到其它行業(yè)相關(guān)的連接件。
【IPC分類】E21B25-00
【公開號】CN104653135
【申請?zhí)枴緾N201510018924
【發(fā)明人】王穩(wěn)石, 朱永宜, 張恒春, 閆家
【申請人】中國地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所, 地質(zhì)礦產(chǎn)廊坊聚力巖土工程科技開發(fā)公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年1月15日