[发明专利]硬岩定向钻进的涡轮式双弹卡绳索取芯潜孔锤及钻进方法

权利要求书

1.一种硬岩定向钻进的涡轮式双弹卡绳索取芯潜孔锤，其特征在于：包括双弹卡绳索机构、涡轮式潜孔锤及取芯内管；所述双弹卡绳索机构位于外管内上部，外管下部末端设有钻头；双弹卡绳索机构通过活接头和轴承连接涡轮式潜孔锤的涡轮一端，涡轮式潜孔锤的另一端通过接头连接内管；所述涡轮包括多个转子，且转子长度小于转轴外圆到外管内壁的距离，转子在外管轴线方向交错、间隔设置，转子在外管的横截面方向间隔设置以此来形成气流通道；气流通过气流通道时对转子施加的力量会带动转子转动，进而带动转轴和气动潜孔锤以及取芯内管旋转。

2.根据权利要求1所述的硬岩定向钻进的涡轮式双弹卡绳索取芯潜孔锤，其特征在于：所述双弹卡绳索机构包括上弹卡和下弹卡；所述上弹卡布置在上弹卡座的在弹卡卡槽内，下弹卡布置在下弹卡套筒内的弹卡卡槽内；上弹卡、下弹卡通过上弹卡弹性销和下弹卡弹性销分别与上弹卡座和下弹卡套筒铰接；上弹卡、下弹卡的内侧安装有张簧，在张簧的张力作用下二者均可从弹卡卡槽内伸出；上弹卡和下弹卡的外侧为斜面，回收挡卡的两侧有收拢弹卡的片状双翼。

3.根据权利要求2所述的硬岩定向钻进的涡轮式双弹卡绳索取芯潜孔锤，其特征在于：所述双弹卡绳索机构上端设有捞矛头，捞矛头的下部与捞矛旋转轴的上部铰接，捞矛头能够自由转动，捞矛旋转轴内设有锥轴定位销；所述上弹卡座为圆管状，在其圆周上布置有弹卡卡槽；所述捞矛旋转轴、传力轴能够在上弹卡座的内孔里移动，回收挡卡能够在弹卡卡槽内滑动。

4.根据权利要求3所述的硬岩定向钻进的涡轮式双弹卡绳索取芯潜孔锤，其特征在于：所述捞矛旋转轴底部设有提引套筒，所述提引套筒内设有到位报警圈，提引套筒底部设有端盖。

5.根据权利要求1所述的硬岩定向钻进的涡轮式双弹卡绳索取芯潜孔锤，其特征在于：所述涡轮下方设有气动潜孔锤的外缸和内缸，外缸下方设有冲击头，外缸上端内部设有止逆阀，止逆阀下方设有配气杆，所述配气杆顶部设有弹簧；当钻具处于提吊状态时，冲击头通过圆键悬挂在外缸的下接头上，此时活塞落下压在冲击头上，内缸的第三进气孔处于活塞的上腔；压气顶开止逆阀，经第一进气孔、第二进气孔及内外缸间的环形气道，从第三进气孔进入活塞上腔，而后通过活塞和冲击头的中心孔直达孔底吹孔排粉。

6.根据权利要求5所述的硬岩定向钻进的涡轮式双弹卡绳索取芯潜孔锤，其特征在于：所述活塞的冲击行程和返回行程均经历进气、压气膨胀和活塞惯性滑行三个阶段。

7.根据权利要求6所述的硬岩定向钻进的涡轮式双弹卡绳索取芯潜孔锤，其特征在于：当冲击头压在孔底钻进时，冲击头及活塞相对内缸和外缸上移，此时进入第一进气孔的压气，一路经配气杆的节流孔、活塞和冲击头的中心通道直达孔底，直接用来吹洗孔底岩屑，为直吹排粉气路；另一路为进入第一进气孔的大量压气经第二进气孔、环形气道以及第三进气孔进入活塞下腔，压气推动活塞加速上行，此为进气阶段；当活塞上行一定距离后，进入下腔的气路被活塞中部的密封面切断，此时由于其下腔仍为密闭腔体，所以已进入下腔的高压气膨胀做功，继续推动活塞上行，此为压气膨胀阶段；当活塞继续上行一定距离后，下腔压气通过排气孔进入冲击头中心孔及孔底而卸压，此时已获得一定动能的活塞仍可靠惯性继续上行，即为活塞惯性滑行阶段。

8.根据权利要求1所述的硬岩定向钻进的涡轮式双弹卡绳索取芯潜孔锤，其特征在于：所述内管上端内部设有内管接头，内管接头上方设有球阀座，球阀座内设有钢球；所述内管和外管之间设有导正环，内管末端设有钻头，钻头中心通过卡簧座安装卡簧。