一种颜料无损标记岩芯的定向取芯钻具

本发明属于地质勘探，尤其涉及一种颜料无损标记岩芯的定向取芯钻具。

背景技术：

1、岩芯的物理和力学性质通常与其方向有关，岩芯复位可获取关于岩石的原位应力方向、大小、各向异性、渗透性等方面的信息，获取的信息应用方面众多：在工程项目中，了解地下岩石的应力分布大小、方向、倾角，可用于研究沉积环境、地层的构造演化以及地质历史，提供有关岩石结构的信息，规划基础设施工程；在石油和天然气勘探中，了解储层岩石的方向对于确定油气运移的路径和优化钻井位置至关重要，岩芯复位可提供有关储层的方向性信息，有助于制定有效的勘探策略。

2、但由于岩芯的获取需要旋转钻进，在钻进过程中，钻机带动钻具处于旋转状态，常规的取芯钻具会出现岩芯进入钻具中后仍然跟随钻具旋转的情况，由于取芯钻孔、筒管、岩芯柱均为圆柱，三者之间无法形成有效的辨别与判断，而岩芯取出后其在钻具中的旋转角度同样不可获取，导致岩芯在原位岩壁中的圆周方向无法确定，由此出现如cn112377132a所述的一种具有标记功能的定向取芯钻具，在cn104481439a所述的一种绳索取芯钻具的内管入岩端添加带有标记组件的卡簧座，对岩芯进行标记确定基点，此定向取芯方法所基于的绳索取芯钻具在钻进取芯方向方面受到较大限制，现有技术急需一种可多方向钻取定向岩芯、结构简单、使用方便、效果显著的定向取芯套筒。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种颜料无损标记岩芯的定向取芯钻具，以解决上述问题，实现可多方向钻取定向岩芯，设计出一种结合颜料无损标记结构的单动双管钻具，实现钻取岩芯的同时对岩芯进行表面上色进行岩芯定向标记的目的。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种颜料无损标记岩芯的定向取芯钻具，包括：内筒结构、套设于所述内筒结构外侧的外筒结构，所述内筒结构、外筒结构同轴设置，所述外筒结构一端轴接有钻头结构，所述钻头结构一端延伸至所述内筒结构内侧，所述钻头结构与所述内筒结构转动连接，所述外筒结构另一端轴接有驱动连接件，所述内筒结构通过内筒管转换连接件与所述驱动连接件转动连接；

4、所述内筒结构、外筒结构之间设有间隙，所述驱动连接件通过所述间隙与所述钻头结构连通；

5、所述内筒结构内侧设有颜料无损标记部。

6、优选的，所述钻头结构包括钻头筒，所述钻头筒与所述外筒结构可拆卸连接，所述钻头筒通过角接触球轴承与所述内筒结构内侧转动连接，所述钻头筒远离所述外筒结构的一端沿周向固定连接有若干个钻齿，所述钻齿一侧固定连接有金刚石圆片，所述钻头筒上开设有若干个导流孔，所述导流孔贯穿所述钻头筒，所述导流孔与所述间隙连通。

7、优选的，所述内筒结构包括依次螺纹连接的连接内筒、安装内筒、可拆内筒，所述钻头筒通过角接触球轴承与连接内筒内侧转动连接，所述颜料无损标记部设于所述安装内筒内侧，所述可拆内筒与所述内筒管转换连接件螺纹连接。

8、优选的，所述可拆内筒包括两个对应设置的半筒，两个所述半筒外侧均开设有浅槽，两个所述半筒相互靠近的一侧设有若干个榫卯结构，两个所述半筒上对应的所述榫卯结构相互卡接。

9、优选的，所述颜料无损标记部包括弹性压片，所述弹性压片与所述内筒结构内壁固定连接，所述弹性压片上开设有滑槽，所述滑槽内滑动连接有滚轮，所述内筒结构内侧开设有容纳腔，所述容纳腔与所述弹性压片对应，所述容纳腔内放置有颜料剂管，所述颜料剂管的出料端延伸出所述弹性压片，所述滚轮与所述颜料剂管抵接。

10、优选的，所述弹性压片靠近颜料剂管的出料端的一端开设有梯形凹槽。

11、优选的，所述滑槽远离所述颜料剂管的出料端的一端设有短深限位槽，所述滚轮位于初始位置时转轴位于所述短深限位槽内。

12、优选的，所述驱动连接件包括外筒管转换连接件，所述外筒管转换连接件与所述外筒结构螺纹连接，所述外筒管转换连接件螺纹连接有连接杆结构，所述连接杆结构外侧通过推力球轴承与所述内筒管转换连接件转动连接；

13、所述外筒管转换连接件沿轴线开设有通孔，所述连接杆结构内开设有导流通道，所述通孔通过所述导流通道与所述间隙连通。

14、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

15、在使用时，驱动连接件连接到外部驱动结构中，外部驱动结构带动驱动连接件进行旋转，进而驱动外筒结构、钻头结构进行旋转，钻头结构对岩壁进行钻探，此时钻探产生的岩芯会沿着钻头结构向内筒结构内侧运动，当岩芯接触到颜料无损标记部后，由于颜料无损标记部的摩擦作用，可以让内筒结构不发生旋转，此时外筒结构仍带动钻头结构进行旋转钻入，当岩芯继续进入内筒结构，此时颜料无损标记部不断沿岩芯长度方向进行划线，可以很好的标记岩芯的方位。当取下岩芯后，可以通过标记对岩芯的方位进行确定。

16、在钻探时，驱动连接件与外部冷却液系统连接，外部冷却液系统通过驱动连接件、内筒结构与外筒结构之间的间隙、钻头结构与钻探位点进行连通，并且向钻探位点通入冷却液进行降温，此结构可以避免冷却液在导流过程中对岩芯造成影响。

17、通过设置可以在外筒结构进行旋转钻探时不跟随外筒结构进行旋转的内筒结构，可以很好的对岩芯进行划线定位，颜料无损标记部独立设置，方便更换颜料无损标记部；与现有技术相比，颜料无损标记部内筒结构均不会划伤岩芯，可以避免对岩芯造成损伤，实现无损定向取芯。通过设置相互连通的驱动连接件、间隙、钻头结构，可以实现钻探时进行通入冷却液的效果。

18、利用这些结构，实现了可多方向钻取定向岩芯，设计出一种结合颜料无损标记结构的单动双管套筒，在钻取岩芯的同时对岩芯进行表面上色进行岩芯定向标记的无损定向取芯钻具。

技术特征：

1.一种颜料无损标记岩芯的定向取芯钻具，其特征在于，包括：内筒结构(4)、套设于所述内筒结构(4)外侧的外筒结构(5)，所述内筒结构(4)、外筒结构(5)同轴设置，所述外筒结构(5)一端轴接有钻头结构(1)，所述钻头结构(1)一端延伸至所述内筒结构(4)内侧，所述钻头结构(1)与所述内筒结构(4)转动连接，所述外筒结构(5)另一端轴接有驱动连接件(6)，所述内筒结构(4)通过内筒管转换连接件(7)与所述驱动连接件(6)转动连接；

2.根据权利要求1所述的一种颜料无损标记岩芯的定向取芯钻具，其特征在于，所述钻头结构(1)包括钻头筒(101)，所述钻头筒(101)与所述外筒结构(5)可拆卸连接，所述钻头筒(101)通过角接触球轴承(2)与所述内筒结构(4)内侧转动连接，所述钻头筒(101)远离所述外筒结构(5)的一端沿周向固定连接有若干个钻齿(103)，所述钻齿(103)一侧固定连接有金刚石圆片(102)，所述钻头筒(101)上开设有若干个导流孔(104)，所述导流孔(104)贯穿所述钻头筒(101)，所述导流孔(104)与所述间隙连通。

3.根据权利要求2所述的一种颜料无损标记岩芯的定向取芯钻具，其特征在于，所述内筒结构(4)包括依次螺纹连接的连接内筒(403)、安装内筒(401)、可拆内筒(402)，所述钻头筒(101)通过角接触球轴承(2)与连接内筒(403)内侧转动连接，所述颜料无损标记部(3)设于所述安装内筒(401)内侧，所述可拆内筒(402)与所述内筒管转换连接件(7)螺纹连接。

4.根据权利要求3所述的一种颜料无损标记岩芯的定向取芯钻具，其特征在于，所述可拆内筒(402)包括两个对应设置的半筒(4021)，两个所述半筒(4021)外侧均开设有浅槽(4022)，两个所述半筒(4021)相互靠近的一侧设有若干个榫卯结构(4023)，两个所述半筒(4021)上对应的所述榫卯结构(4023)相互卡接。

5.根据权利要求2所述的一种颜料无损标记岩芯的定向取芯钻具，其特征在于，所述颜料无损标记部(3)包括弹性压片(303)，所述弹性压片(303)与所述内筒结构(4)内壁固定连接，所述弹性压片(303)上开设有滑槽(308)，所述滑槽(308)内滑动连接有滚轮(301)，所述内筒结构(4)内侧开设有容纳腔(305)，所述容纳腔(305)与所述弹性压片(303)对应，所述容纳腔(305)内放置有颜料剂管(304)，所述颜料剂管(304)的出料端延伸出所述弹性压片(303)，所述滚轮(301)与所述颜料剂管(304)抵接。

6.根据权利要求5所述的一种颜料无损标记岩芯的定向取芯钻具，其特征在于，所述弹性压片(303)靠近颜料剂管(304)的出料端的一端开设有梯形凹槽(306)。

7.根据权利要求5所述的一种颜料无损标记岩芯的定向取芯钻具，其特征在于，所述滑槽(308)远离所述颜料剂管(304)的出料端的一端设有短深限位槽(302)，所述滚轮(301)位于初始位置时转轴位于所述短深限位槽(302)内。

8.根据权利要求3所述的一种颜料无损标记岩芯的定向取芯钻具，其特征在于，所述驱动连接件(6)包括外筒管转换连接件(601)，所述外筒管转换连接件(601)与所述外筒结构(5)螺纹连接，所述外筒管转换连接件(601)螺纹连接有连接杆结构(602)，所述连接杆结构(602)外侧通过推力球轴承(603)与所述内筒管转换连接件(7)转动连接；

技术总结
本发明属于地质勘探技术领域，尤其涉及一种颜料无损标记岩芯的定向取芯钻具，包括：内筒结构、套设于内筒结构外侧的外筒结构，内筒结构、外筒结构同轴设置，外筒结构一端轴接有钻头结构，钻头结构一端延伸至内筒结构内侧，钻头结构与内筒结构转动连接，外筒结构另一端轴接有驱动连接件，内筒结构通过内筒管转换连接件与驱动连接件转动连接；内筒结构、外筒结构之间设有间隙，驱动连接件通过间隙与钻头结构连通；内筒结构内侧设有颜料无损标记部。利用这些结构，实现了一种在钻取岩芯的同时对岩芯进行表面上色进行岩芯定向标记的无损定向取芯钻具。

技术研发人员：冯小静,王奥,段东,柴僮帅,何家雄
受保护的技术使用者：太原理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17