[发明专利]一种双动双管单钻头取心钻具及其使用方法

说明书

本发明公开了一种双动双管单钻头取心钻具及其使用方法，属于地质勘查钻探机械领域。本发明的一种双动双管单钻头取心钻具，包括内外岩心管接头、外管、内管和设于内管端部上的钻头体，外管和内管分别固定在内外岩心管接头上，且在外管和内管之间留有环状间隙，内外岩心管接头上设有分水孔，钻头体的外侧面上均匀分布有4～8个凸缘肋骨，该凸缘肋骨上具有一台阶，外管的端部套坐在凸缘肋骨的台阶上，钻头体及凸缘肋骨的底面上镶嵌有双排排列的硬质合金钻头。本发明利用凸缘肋骨式钻头增加了钻具的同轴度和整体刚度，减少了钻进时的钻具振动；并且显著提高了第四纪松散地层、基岩风化带、煤层露头的岩矿心采心质量和采取率；同时提高了钻进效率。

技术领域

本发明涉及一种地质勘查工程领域的取心钻具，更具体地说，涉及一种双动双管单钻头取心钻具及其使用方法。

背景技术

在地质勘查工程领域中，对于松散地层取心，一般多采用单管、双管取心钻具。单管取心钻具在钻探过程中，岩心直接进入岩心管内，钻进时岩心随岩心管转动而转动，但在钻探过程中需要冲洗液保护孔壁、排除岩粉、冷却钻头、润滑钻具等，而冲洗液直接通过岩心，对岩心有较大的冲蚀作用，因此难以保持与地下地层的结构原状性、原位性和真实性；双管取心钻具一般由双管接头、内外管、钻头等组成，其冲洗液是通过双管接头、内外管间隙流经钻头至孔底的，然后通过外管与孔壁间隙返至地面，相比单管取心钻具，冲洗液对岩心的冲蚀较小。双管取心钻按驱动方式又分为单动双管和双动双管，这两种双管取心钻的冲洗液流动方式相同，但事实上，由于钻头底部的压力较大，有部分冲洗液依然会对岩心造成一定的冲蚀。因此，随着对取心质量的不断提高，冲洗液对岩心的冲蚀问题逐渐被人们重视起来，并投入了大量研究，提供了非常多的解决方案来解决这一问题。

双动双管取心钻对于降低冲洗液的冲蚀有较好的作用，但目前的普通双动双管钻具均是内、外管下部各连接一个钻头(即采用双钻头)，钻进过程中，内、外钻头一起回转以阶梯形式参与碎岩。该类双动双管钻具存在以下被忽视的问题：

一、整体刚性较差，易发生钻孔弯曲，钻进振动大，影响了岩矿心采取质量及采取率；

二、钻进效率不高，不能充分发挥阶梯碎岩作用，比较容易发生泥包钻头的问题；

三、需使用2个两种口径的钻头，钻进成本相对较高。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有双动双管钻具存在的上述不足，提供一种双动双管单钻头取心钻具及其使用方法，采用本发明的技术方案，利用凸缘肋骨式钻头增加了钻具的同轴度和整体刚度，减少了钻进时的钻具振动，不会发生钻孔弯曲等问题；并且利用凸缘肋骨之间的过水断面有效防止了冲洗液直接冲刷岩心的问题，显著提高了第四纪松散地层、基岩风化带、煤层露头的岩矿心采心质量和采取率，采取率达到75％以上；同时仅采用一个硬质合金钻头，钻头过水面积大，排除岩粉快，在松软地层钻进时，不会发生泥包钻头等问题，提高了钻进效率，钻具成本也相对降低。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种双动双管单钻头取心钻具，包括内外岩心管接头、外管和内管，所述的外管和内管分别固定在内外岩心管接头上，且外管套设在内管的外侧，在外管和内管之间留有环状间隙，所述的内外岩心管接头上设有注液孔和连通上述环状间隙和注液孔的分水孔，还包括设于内管端部上的钻头体，所述的钻头体的外侧面上均匀分布有4～8个凸缘肋骨，该凸缘肋骨上具有一台阶，所述的外管的端部套坐在凸缘肋骨的台阶上，所述的钻头体及凸缘肋骨的底面上镶嵌有双排排列的硬质合金钻头。

更进一步地，所述的凸缘肋骨与钻头体焊接固定，且凸缘肋骨的底面与钻头体的底面相齐平。

更进一步地，所述的外管的底面距离钻头体的底面30～50mm。

更进一步地，所述的钻头体的唇部还开设有水口。