[发明专利]一种极地冰下基岩用铠装电缆式电磁冲击回转钻具

说明书

本发明公开了一种极地冰下基岩用铠装电缆式电磁冲击回转钻具，包括有岩屑室、水泵、驱动电机、电磁冲击系统、钻具外管和钻头，其中岩屑室装配在水泵的上部，岩屑室的出液口对应水泵的进液口设置，驱动电机设在水泵的下部，驱动电机下部的驱动轴连接有空心转轴，空心转轴由驱动电机驱使进行转动，空心转轴的底部与电磁冲击系统相连接，电磁冲击系统由空心转轴驱使进行工作，空心转轴和电磁冲击系统均装配在钻具外管的内腔中，空心转轴与钻具外管之间通过减速器相连接，钻具外管的底部与钻头相连接，有益效果：增加了电磁冲击系统，有效弥补了传统铠装电缆式电动机械钻具因钻压、扭矩不足而无法钻进岩层的缺点，降低了碎岩难度。

技术领域

本发明涉及一种电磁冲击回转钻具，特别涉及一种极地冰下基岩用铠装电缆式电磁冲击回转钻具。

背景技术

目前，南极冰下基岩样品对研究南极大陆地质构造、冰川动力学及气候变化具有重要意义，采用钻探技术获取冰下基岩样品是上述研究的必要手段。然而，受极地恶劣气候及地表环境影响，极地钻探难度较大，现有的铠装电缆电动机械钻具主要用于冰层钻进，重量轻、功率低，冰下基岩层钻进时，难以提供足够的钻压、扭矩，导致钻进效率低且极易发生卡钻等孔内复杂事故，而且难以取得质量良好的样品。

发明内容

本发明的目的是为了解决铠装电缆式电动机械钻具钻进冰下基岩地层时，由于钻压低、扭矩小而导致的进尺困难、效率低的问题，而提供的一种极地冰下基岩用铠装电缆式电磁冲击回转钻具。

本发明提供的极地冰下基岩用铠装电缆式电磁冲击回转钻具包括有岩屑室、水泵、驱动电机、电磁冲击系统、钻具外管和钻头，其中岩屑室装配在水泵的上部，岩屑室的出液口对应水泵的进液口设置，驱动电机设在水泵的下部，驱动电机下部的驱动轴连接有空心转轴，空心转轴由驱动电机驱使进行转动，空心转轴的底部与电磁冲击系统相连接，电磁冲击系统由空心转轴驱使进行工作，空心转轴和电磁冲击系统均装配在钻具外管的内腔中，空心转轴与钻具外管之间通过减速器相连接，钻具外管的底部与钻头相连接，空心转轴转动过程中驱使钻具外管带动钻头进行转动。

岩屑室的顶部还连接有反扭装置，反扭装置的上部连接有壳体，壳体内设置有电子元件仓、滑环和电缆终端，滑环和电缆终端设在电子元件仓的上部，电缆终端与壳体顶端的铠装电缆相连接，电缆终端、电子元件仓和驱动电机均由铠装电缆提供电力。

岩屑室为套管结构，其中岩屑室上部的套管内腔中设置有过滤管，过滤管的出液口对应水泵的进液口设置，岩屑室上部套管的侧壁上开设有第一进液通道，水泵和驱动电机装配在岩屑室下部的套管内腔中，驱动电机与套管内侧壁之间设置有第一输液通道。

电磁冲击系统包括有感应室和冲击室，其中感应室设在冲击室的上部，感应室内设置有第一隔离壳体，第一隔离壳体内设置有扇环形磁铁，扇环形磁铁通过磁铁基体与钻具外管相固连，磁铁基体上开设有第二输液通道，扇环形磁铁内装配有线圈，线圈的顶部与空心转轴的底端相连接，线圈能够在空心转轴的带动下与空心转轴进行同步转动，线圈的下部设置有换向器，冲击室内设置有第二隔离壳体，第二隔离壳体上部的内腔中设置有电磁铁，电磁铁的顶端与换向器的下端相连接，第二隔离壳体的下部设置有导轨，导轨通过导杆连接有冲锤，冲锤在导杆的带动下能够沿导轨进行上下滑动，冲锤的顶部装配有永磁铁，永磁铁的顶端对应电磁铁的底部进行设置，冲锤向下运动过程中能够对钻具外管底部的钻头进行冲击，空心转轴的上下均开设有第二进液通道，钻头内设置有冲洗喷嘴，冲洗喷嘴分别与钻具外管下部的内腔以及钻孔相连通。

线圈为铜质多匝线圈，线圈缠绕在由硅钢片叠制而成的铁心上，扇环形磁铁及永磁铁均采用高渗磁感应密度的强磁铁。

岩屑室上部套管侧壁上的第一进液通道、驱动电机与套管内侧壁之间的第一输液通道、空心转轴上下的第二进液通道、空心转轴的内腔、磁铁基体上的第二输液通道、钻头内的冲洗喷嘴、钻具外管的内腔和钻具与钻孔内壁之间的空隙在水泵的带动下形成为输液循环通道。