[发明专利]一种螺旋绳索取芯钻具及其施工方法

说明书

本发明公开一种螺旋绳索取芯钻具，包括钻杆、外管总成和内管总成，内管总成设于外管总成内腔；外管总成的一端部连接有钻杆，另一端连接有结构中空的钻头，钻杆、钻头与外管总成的外表面设有螺旋片。一种使用上述的绳索取芯钻具的取岩芯施工方法，采用无冲洗液干钻方式钻进，当钻进一定深度后(内管长度)，通过钻机上的打捞装置，下放至钻杆内，连接设于内管总成上的捞矛头，带动弹卡钳脱离弹卡挡头将内管总成连同采集的岩芯一并从外管总成内腔取出，完成取芯作业。本发明提供一种螺旋绳索取芯钻具及其施工方法，螺旋片结构用于排屑和减阻，钻头不断向地层钻进时岩屑和土屑随螺旋片上升排出孔口，装满岩芯的内管总成通过绳索取芯的打捞器取出。

技术领域

本发明涉及钻探技术领域，尤其是涉及一种螺旋绳索取芯钻具及其施工方法。

背景技术

绳索取芯钻进工艺是指在钻进过程中，当完成一个回次的取芯钻进后，无需通过提钻取钻杆提取岩芯，而是通过钢丝绳和专用打捞工具将装有岩芯的岩芯管从孔底打捞上来，从而完成取芯工作的一种钻进方法。随着工程勘察质量要求的提高，人力成本不断提升，传统设备和提钻取芯的工艺局限性越来越明显，而绳索取芯钻进工艺由于无需提钻取芯，可在保证岩芯采样率的情况下实现高效钻进，提高了钻进效率，降低人工劳动强度。工程勘察钻探基本是对地表进行钻探，在含沙量比较多的沙层、花岗岩残积土、淤泥层、水敏性地层以及遇水容易液化的土层，对冲洗液的要求比较高，需要冲洗液方面的专业技术人员才能调配而且还不一定成功，由于常规绳索取芯钻具在钻探施工中，冲洗液非常重要，主要用于冷却钻头、排除岩粉、润滑减阻以及保护孔壁等作用，没有冲洗液基本上无法进行施工，故冲洗液的问题极大的限制了绳索取芯工艺在工程勘察钻探的应用，特别是部分对样品要求高，比如环境检测类的勘察，是禁止使用冲洗液的，这就直接导致了绳索取芯工艺在这样的一些项目中无法应用，只能用传统的劳动强度大的提钻取芯工艺。因此，对于解决目前传统的绳索取芯钻进工艺需要冲洗液的问题，制约了其在工程勘察领域的发展问题亟需解决。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种螺旋绳索取芯钻具，设计螺旋片结构用于排屑和减阻，钻进过程中，钻头不断向地层干烧钻进，岩屑和土屑岁螺旋片上升排出孔口，取芯时，将装满岩芯的内管总成通过绳索取芯的打捞器取出，实现无冲洗液情况下使用绳索取芯钻进。本发明提供一种取岩芯施工方法，通过带螺旋片的钻具无冲洗液干钻与绳索取芯工艺相结合的新方法，提高了绳索取芯工艺在工程勘察钻探领域的适应性。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种螺旋绳索取芯钻具，包括钻杆、外管总成，钻杆连接在外管总成的一端，所述外管总成的另一端连接有结构中空的钻头，所述钻头与外管总成的表面上设有螺旋片。

本发明采用上述技术方案，螺旋片可作为减阻和排屑用，将钻进过程中土屑和岩屑排出孔口，实现无冲洗液钻进；钻头的结构中空，钻进过程中的岩芯不断进入内管总成中，便于通过绳索取芯打捞装置整体取出采样。

进一步地，所述螺旋片呈多线并行螺旋分布在钻头和外管总成的外表面。呈多线并行螺旋分布的螺旋片，在钻进过程中更方便快速的将产生的岩屑和土屑沿螺旋片的表面上升至孔口。

进一步地，所述钻头的钻探端环设有若干钻片，钻片向轴心延伸形成延伸端。若干钻片的延伸端环设于钻头的表面形成锥形结构，辅助钻孔排屑。

进一步地，钻片的外壁呈弧形延伸、环向形成外螺纹。钻片形成的外螺纹在钻头钻进过程中，对孔壁具有切削作用。

进一步地，所述钻片侧边镶嵌有复合片。复合片构成钻片的刃部，钻进时复合片以旋转方向为刃部配合钻片对孔底切削钻孔；复合片优选为适合干烧法无水钻进的硬质合金和PDC复合片(聚晶金刚石复合片：polycrystalline diamond compact，PDC)。

进一步地，所述钻片与螺旋片衔接。钻片与螺旋片衔接，在钻孔过程中岩屑和土屑可无阻碍沿螺旋片上升至孔口。