[发明专利]一种海底无泵反循环钻具及钻机

说明书

本发明公开了一种海底无泵反循环钻具及钻机，它包括钻具接头(3)、取样管(5)、钻头(6)，其特征在于：钻具接头(3)与取样管(5)连接，取样管(5)与钻头(6)连接，所述钻头(6)底部开有进水口，所述取样管(5)上端的外部固定设有负压腔(4)，取样管(5)内部通过负压腔(4)与外部连通，所述负压腔(4)为两侧封闭中心通水的腔体，所述取样管(5)上端内侧还固定设有导流叶片(7)。还包括海底钻机(1)、海底钻机输出轴(2)，其特征在于：所述海底钻机输出轴(2)通过钻具接头(3)与海底无泵反循环钻具连接，海底钻机(1)驱动海底钻机输出轴(2)通过钻具接头(3)带动钻具转动。本发明具有成本低、重量轻、能提高钻进效率和取样效率、能自动建立冲洗反循环等优点。

技术领域

本发明涉及海底钻探设备领域，尤其涉及一种海底无泵反循环钻具及钻机。

背景技术

辽阔的大洋底蕴藏着丰富的矿产资源，具有巨大的经济价值和战略意义。深海是人类在地球上为数不多的未知区域之一，科学家们对深海矿物成份、矿物年代、矿物形成机理、矿物物理化学特性以及矿物周围的生物和环境状况等具有浓厚的兴趣。这些涵盖海洋地质、海洋生物、海洋化学、海洋物理、海洋探矿、海洋采矿多个学科的研究均需要大量的深海矿物样品。因此，深海矿物岩芯样本的获取在海洋科学的研究与海底矿产开发中具有至关重要的作用。

在海底钻进岩石时，现有技术需要借助泥浆泵或水泵建立冲洗液循环，利用冲洗液排出岩屑、冷却钻头，当建立反循环时，流动的冲洗液还可以协助岩心样品进入取样管。但ROV即“水下机器人”钻机进行海底浅层钻探作业时，若配备深海泥浆泵将增加高额成本，并占用ROV宝贵的有效载荷。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种成本低、重量轻、能提高钻进效率和取样效率、能自动建立冲洗反循环的海底无泵反循环钻具及钻机。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种海底无泵反循环钻具，它包括钻具接头3、取样管5、钻头6，其特征在于：钻具接头3与取样管5连接，取样管5与钻头6连接，使钻具接头3能带动取样管5与钻头6转动，所述钻头6底部开有进水口，使水流能进入取样管5内部，所述取样管5上端的外部固定设有负压腔4，使负压腔4在取样管5从上端向下看逆时针转动时形成负压，取样管5内部通过负压腔4与外部连通，使取样管5内的水流能进入负压腔4，所述负压腔4为两侧封闭中心通水的腔体，水流能从负压腔4流出，所述取样管5还固定设有导流叶片7，通过导流叶片7推动取样管5内部的水旋转产生离心力。

作为以上技术方案的进一步改进：

所述负压腔4的外侧开口方向与取样管5旋转方向相反，有助于外缘的水分子对内部的水分子产生牵拉作用。

所述负压腔4以取样管5的中心轴线为轴心，中心对称设有至少2个，有助于水流均匀分布。

所述导流叶片7的轴向截面曲线为渐开线，有助于水沿着渐开线方向向外侧运动。

所述钻具接头3与取样管5通过螺纹连接，所述取样管5与钻头6通过螺纹连接，使连接更加牢固。

所述负压腔4焊接在取样管5上，使结构更加牢固。

所述导流叶片7焊接在取样管5的内部焊缝8处，有助于推动取样管5的内部水流转动。

由于属于一个总的发明构思，本发明还公开了一种使用海底无泵反循环钻具的钻机，它包括海底钻机1、海底钻机输出轴2，其特征在于：所述海底钻机输出轴2通过钻具接头3与海底无泵反循环钻具连接，海底钻机1驱动海底钻机输出轴2通过钻具接头3带动钻具转动。

作为以上技术方案的进一步改进：

所述海底钻机输出轴2与钻具接头3通过螺纹连接，使连接更加牢固。

与现有技术相比，本发明的优点在于：