[实用新型]一种适用于大口径水平工程地质勘探的绳索取心钻具

说明书

本实用新型公开了一种适用于大口径水平工程地质勘探的绳索取心钻具，包括弹卡定位总成和打捞推送装置，打捞推送装置包括接头、抓捕机构、推送机构；接头的下部连接抓捕机构和推送机构，推送机构位于抓捕机构内；弹卡定位总成包括卡爪、压套、卡爪弹簧、压盖、卡爪支架、悬挂环、压套弹簧；卡爪与卡爪支架铰接，卡爪支架的上部设有压盖，卡爪支架的内孔中设置有压套，压套侧壁的中部设有设有凸缘，凸缘能够与卡爪的定位面接触；压套与卡爪支架之间设置压套弹簧。本实用新型在精简结构的同时能够提高大口径水平钻进绳索取心钻具在打捞回收过程中的可靠性及输送过程中的定心效果，减少钻具的非正常磨损以满足工程地质中的大口径水平钻探的需求。

技术领域

本实用新型涉及一种适用于大口径水平工程地质勘探的绳索取心钻具。

背景技术

随着国家战略性超级工程川藏铁路建设深入开展，工程地质探测迎来了新的挑战。川藏铁路工程地质条件复杂、施工风险高，现有装备由于无法适应高海拔地质条件，导致综合物探地质预报精度较低。而通过水平钻探取芯是一种更直观的地质探测方法。因此，开展长距离、大口径、近水平高精度钻探机具的研究，以满足川藏铁路超长隧道施工的地质预报需求，确保施工安全、提高施工效率显得尤为必要。绳索取心钻进技术具有钻进效率高、对样品的扰动程度小等优点在小口径地质探勘领域得到广泛应用。但是大口径长距离近水平勘探与常规地质勘探相比主要存在以下差异：常规地质勘探其钻孔直径通常在75mm至150mm之间，以近垂直钻孔方案为主，而大口径长距离水平勘探的钻孔直径通常在300mm-600mm之间，且采用的是近水平钻孔方案。钻孔直径的增大在增加钻获岩心样品数量的同时也使得钻具的整体重量（钻具本身重量与所获岩心样品重量之和）显著增加，常规地质勘探钻具通常采用矛头结构与打捞器中的捞勾组件相配合实现对钻具总成的打捞与提升，在作业过程中矛头为受力集中点。随钻具整体质量的显著增加，其矛头强度失效的风险增大，发生潜在钻探事故的几率升高。相比于垂直钻进方案采用近水平钻进时钻具由于受重力作用影响，其在输送的过程中易发生钻具偏磨现象，导致运行阻力增大。此外，在投送钻具作业时，常规钻具的弹卡板是在弹簧力下的作用下抵在钻杆的内表面上向下滑行，其非正常磨损严重。为了提高弹卡板的定位的可靠性，往往需要提高弹簧刚度，同时也意味着弹卡板磨损程度加剧，在深孔投送时中其技术矛盾更为突出。在打捞钻具作业时，常规绳索取心钻具通常是依靠提拉与矛头连接的收卡筒沿轴向移动一段距离，实现弹卡板的收缩。这种收卡方式要求弹卡板与外管总成中的弹卡档头之间必须具足够的串动间隙，当在复杂地层钻进时弹卡板与弹卡档头容易发生顶死现象，造成无法顺利收卡，增加卡钻事故的风险。目前大口径近水平工程勘探的绳索取心钻具主要以在沿用常规具结构形式的前提下扩大结构尺寸为主，其尚未完全发挥绳索取心钻进技术在大口径水平勘探中的优势，工作可靠性及稳定性下降。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单、操作方便、可靠性高，通水性能好的适用于大口径水平工程地质勘探的绳索取心钻具。

本实用新型采用的技术方案是：一种适用于大口径水平工程地质勘探的绳索取心钻具，包括弹卡定位总成、打捞推送装置，其特征是：所述的弹卡定位总成包括卡爪、压套、卡爪弹簧、压盖、卡爪支架、悬挂环和压套弹簧；卡爪支架上设有多个通孔，每个通孔内铰接一卡爪，卡爪的定位面伸入卡爪支架的中心孔内；卡爪与卡爪支架之间设置卡爪弹簧，卡爪支架上设有压盖，压盖的中心孔中设置有压套，压套的下部位于卡爪支架内，压套侧壁的中部设有凸缘，凸缘能够与卡爪的定位面接触；压套与卡爪支架之间设置压套弹簧，卡爪支架下部设有悬挂环；

所述的打捞推送装置包括接头、抓捕机构、推送机构；接头的下部连接抓捕机构和推送机构，推送机构位于抓捕机构内；抓捕机构下端能够对卡爪的上端进行抓捕。

上述的适用于大口径水平工程地质勘探的绳索取心钻具中，所述的压套侧壁上凸缘的底面为上大下小的圆锥形面，卡爪的下部设有用于限制卡爪转动角度的限位面。

上述的适用于大口径水平工程地质勘探的绳索取心钻具中，推送机构上端与接头的中心孔螺接，推送机构上设有锁紧螺母。