一种绳索取心钻具头总成快换结构的制作方法

1.本实用新型涉及钻探设备技术领域，尤其是涉及一种绳索取心钻具头总成快换结构。


背景技术：

2.绳索取心钻进工艺是指在钻进过程中，当完成一个回次的取心钻进后，无需通过提钻取钻杆提取岩心，而是通过钢丝绳和专用打捞工具将装有岩心的内管总成(内管总成包括钻具头总成和内管)从孔底打捞上来，拆开钻具头总成将岩心从内管中倒出，从而完成取心工作的一种钻进方法。现有技术中，钻具头总成与内管通常为螺纹连接，在拆卸钻具头总成过程中，由于钻具头总成的长度长、质量大，在拆卸时费时费力，影响现场施工生产效率；同时，现有技术为了提高生产效率，减少钻探辅助时间，一般现场配有两套内管总成循环使用，设备的投入成本高。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的旨在提供一种绳索取心钻具头总成快换结构，钻具头总成与内管通过弹簧套与内管接头的快速连接与拆卸，实现钻具头总成与内管的快速拆装，提升了现场施工效率，降低了施工人员的劳动强度，同时在不影响效率的前提下，可以减少一套钻具头总成，大幅节约了成本。
4.为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案是：一种绳索取心钻具头总成快换结构，包括内管接头和弹簧套，内管接头向上延伸设有连接凸台，弹簧套端部设有卡槽，该卡槽轴向延伸出弹簧套的底端，卡槽中设有台阶，卡槽和台阶配合卡接在连接凸台上，弹簧套上设有活动套住卡槽的防脱环。
5.本实用新型采用上述技术方案，连接凸台插入卡槽中，卡槽上的台阶接触连接凸台的底面，弹簧套与内管接头相连接；防脱环套在卡槽的外周，将连接凸台限定在卡槽中，提升了安全性能。内管接头用于连接内管，弹簧套用于连接钻具头总成，通过卡槽与连接凸台的相互配合，实现内管与钻具头总成的快速连接，在倒岩心过程中，钻具头总成可快速的从内管接头上拆下，并与设在下一内管上的内管接头快速连接，然后一起投入孔内继续钻进。孔上的内管接头从内管中拆出，将内管中的岩心倒出完成取芯工作。通过快速先将长度长，重量重的钻具头总成与内管接头分离，再将内管接头从内管上拆卸进行倒岩心，由于内管接头体积小、重量轻，大大的降低了施工人员倒岩心的劳动强度和效率。同时，仅使用一套钻具头总成即可完成两个内管循环使用的效果，减少了施工中投入的成本。在将连接凸台插入卡槽中使内管接头与弹簧套连接后，防脱环可通过滑动方式或旋转的方式套在卡槽的外周，可防止连接凸台从卡槽中滑出，钻具头总成连接内管接头以将内管放入钻孔中。其中，防脱环可在弹簧套上滑动，当防脱环离开卡槽位置时，内管接头与弹簧套进行连接和拆卸；当防脱环滑动套在卡槽外周时，将连接凸台限定在卡槽中。在另一方案中，防脱环上设置与卡槽相对的开口槽，当防脱环的开口槽与卡槽相对时，连接凸台可插入卡槽中和可从
卡槽中滑出，当防脱环旋转至开口槽与卡槽错位时，连接凸台被限定在卡槽中，避免在吊取内管总成时内管接头及内管从钻具头总成中滑出，提高安全使用性能。
6.上述的绳索取心钻具头总成快换结构，弹簧套与防脱环之间设有球头柱塞。球头柱塞用于定位防脱环，使防脱环定位于卡槽外周或离开卡槽的位置。
7.上述的绳索取心钻具头总成快换结构，防脱环内壁设有上限位槽和下限位槽，防脱环轴向滑动在弹簧套上，球头柱塞与上、下限位槽相互配合，以使防脱环套住或离开卡槽。当防脱环的上限位槽与球头柱塞对应配合时，球头柱塞抵在上限位槽中，此时防脱环套设在卡槽外周，使内管接头与弹簧套的连接被限定在防脱环中，提高安全使用性能；当防脱环的下限位槽与球头柱塞对应配合时，球头柱塞抵在下限位槽中，此时防脱环远离卡槽的位置，可将内管接头从弹簧套中取出以及装配。其中，防脱环在轴向滑动中，通过其内壁压下球头柱塞，球头柱塞的滚动球与防脱环内壁滚动接触配合，当球头柱塞与上限位槽或下限位槽对应时，其滚动球弹出限定在上限位槽或下限位槽中，可避免防脱环在无外力作用下在弹簧套上滑动，方便内管通过内管接头与弹簧套的装配和拆卸。
8.上述的绳索取心钻具头总成快换结构，防脱环上设有开口槽，防脱环转动在弹簧套上，使该开口槽与卡槽相对应或错位。防脱环转动在弹簧套上，其上设置的开口槽与卡槽相适配，当开口槽与卡槽相对应时，内管接头上的连接凸台可从卡槽中拆卸以及装配在卡槽中，防脱环通过旋转方式，将开口槽与卡槽相对应或错位，实现松开和锁紧内管接头与弹簧套的连接。
9.上述的绳索取心钻具头总成快换结构，防脱环的内壁设有第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽、第二凹槽与球头柱塞相互配合，使防脱环的开口槽与卡槽相对应或错位。防脱环的内壁推压球头柱塞旋转在弹簧套上，当第一凹槽与球头柱塞对应时，球头柱塞限定在第一凹槽中，此时防脱环上的开口槽与卡槽错位，防脱环将连接凸台限定在卡槽中；当第二凹槽与球头柱塞对应时，防脱环的开口槽与卡槽对应，此时内管接头可装配在弹簧套上及从弹簧套上拆卸。
10.上述的绳索取心钻具头总成快换结构，弹簧套上设有轴用止动环，该轴用止动环限定防脱环的轴向运动距离。轴用止动环防止防脱环轴向滑出弹簧套，限制防脱环的轴向运动的距离。
11.上述的绳索取心钻具头总成快换结构，球头柱塞包括柱塞套、弹簧和滚动球，柱塞套设有柱塞槽，滚动球滚动设在柱塞套上，弹簧装配在柱塞槽中，弹簧的两端与滚动球和柱塞槽的槽底相抵接。当滚动球被防脱环的内壁挤压时，滚动球压缩弹簧，防脱环绕弹簧套外周旋转，以使其开口槽与卡槽的位置相互对应或错开。当防脱环旋转至其第一凹槽或第二凹槽与球头柱塞对应时，弹簧将滚动球弹起，滚动球进入第一凹槽或第二凹槽中，限定防脱环自由转动。通过施加外力可继续转动防脱环。
12.上述的绳索取心钻具头总成快换结构，内管接头内设有单向阀组、侧壁设有通孔。单向阀组用于在钻孔时阻止内管总成中的水进入内管中，进入内管里的岩心存在水或泥浆时可从单向阀组中排出，最后从通孔流出至内管与外管之间；在吊出内管总成后，取下钻具头总成，可打开单向阀组，从通孔处输入高压水将内管中的岩心吹出。
13.上述的绳索取心钻具头总成快换结构，单向阀组包括阀芯座和设在阀芯座上的钢球，阀芯座与内管接头可拆卸连接，阀芯座上设有出水孔。通过钢球与阀芯座上的出水孔，
实现单向流通功能，在钻进时，内管总成中的水不能够通过钢球进入出水孔而进入内管中，而随着岩心在内管中的位置不断上升，内管中的水、泥浆冲开钢球，进入接头主体内部，最后从通孔中排出，当内管中的水、泥浆排出后，减少阻力、保持钻进速度。
14.本实用新型取得的有益效果是：通过卡槽、台阶与连接凸台的卡接配合，实现内管接头与弹簧套的快速装拆，内管接头用于连接内管，弹簧套用于连接钻具头总成，在取出内管总产后，可快速将钻具头总成与内管拆卸，并将钻具头总成与下一根内管快速连接安装，进行钻探，极大的减轻了施工人员的劳动强度，使现场施工生产效率得到大大提高。在取出内管总成，拆卸钻具头总成后，可插入岩心吹出机构快速将岩心从内管中吹出，不用单独拆卸内管接头再另外安装岩心吹出器，实现快速更换内管的同时可快速将岩心吹出，进一步提升了生产效率。
附图说明
15.图1是本实用新型实施例一的前视结构示意图；
16.图2是图1中本实用新型实施例一的剖面结构示意图；
17.图3是本实用新型实施例一弹簧套的剖面结构示意图；
18.图4是本实用新型实施例一的防脱环的前视和剖面结构示意图；
19.图5是本实用新型实施例一在具体实施时的结构示意图；
20.图6是本实用新型的内管接头的剖面结构示意图；
21.图7是本实用新型的单向阀组的结构示意图；
22.图8是本实用新型的球头柱塞的前视和剖面结构示意图；
23.图9是本实用新型实施例二的前视结构示意图；
24.图10是图9中本实用新型实施例二的剖面结构示意图；
25.图11是本实用新型实施例二的弹簧套的剖面结构示意图；
26.图12是本实用新型实施例二的防脱环的前视、立体、剖面结构示意图；
27.图13是本实用新型实施例二在具体实施时的结构示意图。
28.附图标记说明：内管接头1，空腔10，连接凸台11，单向阀组12，通孔13，钢球14，阀芯座15，出水孔16，弹簧套2，卡槽21，台阶22，球头柱塞23，柱塞套231，弹簧232，滚动球233，柱塞槽234，轴用止动环24，防脱环3，上限位槽31，下限位槽32，第一凹槽33，第二凹槽34，开口槽35，内管4，钻具头总成5。
具体实施方式
29.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。
30.参照图1至图13所示，一种绳索取心钻具头总成快换结构，包括内管接头1和弹簧套2，内管接头1向上延伸设有连接凸台11，弹簧套2端部设有卡槽21，该卡槽21轴向延伸出弹簧套2的底端，卡槽21中设有台阶22，卡槽21和台阶22配合卡接在连接凸台11上，弹簧套2上设有活动套住卡槽21的防脱环3。
31.内管接头1用于连接内管4，弹簧套2用于连接钻具头总成5，在装配时，将内管接头1上的连接凸台11插入弹簧套2的卡槽21中，卡槽21上设置的台阶22卡接在连接凸台11的底壁，以使得内管接头1与弹簧套2形成卡接固定。通过防脱环3与卡槽21的配合，具体为，当防
脱环2的内壁套住卡槽21的外周时，连接凸台11被限定在卡槽21中、不能够从卡槽21中滑出。当防脱环2的内壁离开卡槽21时，连接凸台11可从卡槽21滑出，通过防脱环3实现锁紧和释放内管接头1与弹簧套2的连接，具有方便、快速装配和拆卸的特点。
32.实施例一
33.如图1至图8所示，弹簧套2上设有球头柱塞23，防脱环23通过球头柱塞23可活动在弹簧套2上。
34.防脱环3内壁设有上限位槽31和下限位槽32，防脱环3轴向滑动在弹簧套2上，球头柱塞23与上限位槽31、下限位槽32相互配合，以使防脱环3套住或离开卡槽21。
35.防脱环3可滑动在弹簧套2上，当其上限位槽31与球头柱塞23对应时，防脱环3套在卡槽21的外周，呈锁紧状态；当其下限位槽32与球头柱塞23对应时，防脱环3离开卡槽21，呈释放状态。
36.防脱环3通过球头柱塞23沿弹簧套2外壁做轴向运动，当防脱环3套在卡槽21外周时，防脱环3将连接凸台11锁紧限定在卡槽21中，在钻具头总成5通过内管接头1连接内管4后，在进行钻孔、吊出取岩心时，内管接头1与弹簧套2不会分离，具有较高的安全性。防脱环3轴向运动、离开卡槽21外周的位置时，连接凸台11可从卡槽21中滑出，实现内管接头1与弹簧套2的快速拆装，提高生产效率。
37.实施例二
38.如图6至图13所示，防脱环3上设有开口槽35，防脱环3转动在弹簧套2上，使该开口槽35与卡槽21相对应或错位。
39.防脱环3的内壁设有第一凹槽33和第二凹槽34，第一凹槽33、第二凹槽34与球头柱塞23相互配合，使防脱环3的开口槽35与卡槽21相对应或错位。
40.防脱环3通过球头柱塞23可转动在弹簧套2上，当第一凹槽33与球头柱塞23对应时，防脱环3的内壁套住卡槽21，呈锁紧状态；当第二凹槽34与球头柱塞23对应时，防脱环3的开口槽35与卡槽21对应，呈释放状态。
41.防脱环3通过球头柱塞23可绕弹簧套2外周转动，当防脱环3套在卡槽21外周时，防脱环3将连接凸台11锁紧限定在卡槽21中，在钻具头总成5通过连接内管接头1连接内管4后，进行钻孔、取岩心吊离钻孔时，内管接头1与弹簧套2不会分离，以使钻具头总成5与内管4的连接牢固，具有较高的安全性。当防脱环3的开口槽35与卡槽21对应时，连接凸台11可从卡槽21中滑出，内管接头1与弹簧套2通过连接凸台11与卡槽21的配合，实现快速装拆，提高施工效率。
42.其中，弹簧套2上设有轴用止动环24，该轴用止动环24限定防脱环3的轴向运动距离。用于在防脱环3沿弹簧套2轴向滑动时，防止防脱环3跑出弹簧套2；以及定位防脱环3旋转在弹簧套2上，在防脱环2旋转中，其不会轴向滑动，以保证防脱环3对内管接头1与弹簧套2的锁紧或释放。
43.球头柱塞23包括柱塞套231、弹簧232和滚动球233，柱塞套231设有柱塞槽234，滚动球233滚动设在柱塞套231上，弹簧232装配在柱塞槽234中，弹簧232的两端与滚动球233和柱塞槽234的槽底相抵接。
44.内管接头1内设有单向阀组12、侧壁设有通孔13。单向阀组12包括阀芯座15和设在阀芯座15上的钢球14，阀芯座15与内管接头1可拆卸连接，阀芯座15上设有出水孔16。
45.在吊出内管总成并将钻具头总成5从内管接头1中拆卸分离后，可在内管接头1上连接岩心吹出机构，通孔13中插入进水管，进水管将出水孔16中的钢球14推开，并输入高压水，高压水从出水孔16进入内管4中，将内管4中的岩心吹出，可不用拆卸内管接头1即可实现吹岩心操作，进一步方便施工人员的操作。
46.在钻孔中，钢球14设在出水孔16上，可密封出水孔16，钻具头总成5内的水不会从出水孔16进入内管4而影响岩心的收集。通孔13用于在钻孔过程中，内管4中的水冲开钢球14，水从出水孔16进入内管接头1内腔10，并从通孔13中排出，保障钻孔的速度。
47.本实用新型在具体实施时，钻具头总成5与弹簧套2连接，内管接头1与内管4连接。在钻孔时，将防脱环3滑动至使其下限位槽32与球头柱塞23相对或旋转防脱环3使其开口槽35与卡槽21相对，将内管接头1上的连接凸台11插入弹簧套2的卡槽21中，然后将防脱环3复位，使防脱环3锁紧卡槽21。完成钻具头总成5与内管4的连接，然后将钻具头总成5及内管4放入钻杆中，钻杆在进行钻孔时，岩心不断进入内管4中。
48.在钻杆过程中，钻具头总成5上的水不能够从出水孔16中进入内管4，而进入内管4中的水可冲开钢球14，从出水孔16中进入内管接头1的空腔10中，并从出水孔15中排出。保障钻孔的速度。
49.当内管4充满岩心后，通过打捞器将钻具头总成5及内管4吊出。吊出后，通过轴向滑动防脱环3使其下限位槽32与球头柱塞23相对，或旋转防脱环3使其开口槽35与卡槽21相对，将连接凸台11从卡槽21中滑出，以将内管接头1与弹簧套2分离。分离后，可插入岩心吹出机构将内管4中的岩心吹出。钻具头总成5与内管4分离后，连接下一根内管，继续完成钻孔取心作业。
50.综上所述，本实用新型已如说明书及图示内容，制成实际样品且经多次使用测试，从使用测试的效果看，可证明本实用新型能达到其所预期之目的，实用性价值乃无庸置疑。以上所举实施例仅用来方便举例说明本实用新型，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本实用新型所提技术特征的范围内，利用本实用新型所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本实用新型的技术特征内容，均仍属于本实用新型技术特征的范围内。