适用于水下作业的无泵钻具

摘要

本发明提供了一种适用于水下作业的无泵钻具，包括海底钻机、取样管、钻头以及导流腔，所述取样管的一端安装在海底钻机上，所述取样管的另一端通过钻具接头安装在海底钻机输出轴上，所述钻具接头和取样管螺纹连接，所述取样管和钻头螺纹连接，取样管、钻头能够随时拆下维修或更换，结构简单，操作方便，便于维修。通过在钻具上端外侧设置导流腔的方式，使钻具本身在钻进过程中即可建立冲洗液正循环，解决了现有技术中海底钻探过程中需要泥浆泵提供冲洗液的现状，降低了海底钻探系统的总重量，使ROV可以搭载更多科学载荷，同时提高了钻进效率和取样质量。

权利要求

1.一种适用于水下作业的无泵钻具，其特征在于，包括海底钻机（1）、取样管（5）、钻头（6）以及导流腔（4）；

所述取样管（5）的一端安装在海底钻机（1）上，所述取样管（5）的另一端安装有钻头（6）；

所述导流腔（4）沿取样管（5）的周向设置并与取样管（5）相连通；

所述导流腔（4）包括腔体（41）以及设置在腔体（41）周向并与腔体（41）相连通的多个离心延伸口（42）；

所述离心延伸口（42）的开口方向与取样管（5）的转动方向相同。

2.根据权利要求1所述的适用于水下作业的无泵钻具，其特征在于，所述离心延伸口（42）与腔体（41）一体成型或焊接。

3.根据权利要求1所述的适用于水下作业的无泵钻具，其特征在于，所述取样管（5）和钻头（6）螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的适用于水下作业的无泵钻具，其特征在于，还包括钻具接头（3）；

所述海底钻机（1）上设置有海底钻机输出轴（2）；

所述取样管（5）通过钻具接头（3）安装在海底钻机输出轴（2）上。

5.根据权利要求4所述的适用于水下作业的无泵钻具，其特征在于，所述钻具接头（3）和取样管（5）螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的适用于水下作业的无泵钻具，其特征在于，还包括遥控无人潜水器，所述海底钻机（1）可拆卸的安装在遥控无人潜水器上。

7.根据权利要求1所述的适用于水下作业的无泵钻具，其特征在于，所述取样管（5）为圆柱形结构的腔体。

说明书

适用于水下作业的无泵钻具

技术领域

[0001] 本发明涉及地质勘探技术领域，具体地，涉及一种适用于水下作业的无泵钻具。

背景技术

[0002] 在地质钻探取样过程中，钻进岩层时，需要采用泵将冲洗液注入钻孔，将钻头钻探过程中产生的岩屑带走并建立冲洗液循环。在ROV(遥控无人潜水器)进行海底浅层钻探作
业时，往往需要借助泥浆泵或水泵建立冲洗液循环，配备深海泥浆泵将增加高额成本，同时
增加了海底钻探系统的总重量，并减少ROV的有效载荷，降低了效率。

[0003] 专利文献CN 107448145A公开了一种海底深孔钻机及作业方法。所述海底深孔钻机包括机架、钻进机构、冲洗系统、箱式钻杆钻具库、两个箱式内管库、接卸杆机构及液压系
统，所述箱式钻杆钻具库用于存放钻杆和钻具外管，所述箱式内管库用于存放钻具内管和
内管总成，所述接卸杆机构包括抓杆机构和受杆机构，所述抓杆机构用于从箱式钻杆钻具
库中将钻杆或钻具外管取出并移动到受杆机构的抓取位置，并用于从箱式内管库中将内管
或内管总成取出并移动到受杆机构的抓取位置，所述受杆机构用于接收来自抓杆机构送来
的钻杆、钻具外管、内管或内管总成，并移动到插接位置。但给深孔钻机中的冲洗系统也采
用冲洗泵，不但增加了钻机的重量，也增加了成本。

发明内容

[0004] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于水下作业的无泵钻具。

[0005] 根据本发明提供的一种适用于水下作业的无泵钻具，包括海底钻机1、取样管5、钻头6以及导流腔4；

[0006] 所述取样管5的一端安装在海底钻机1上，所述取样管5的另一端安装有钻头6；

[0007] 所述导流腔4沿取样管5的周向设置并与取样管5相连通。

[0008] 优选地，所述导流腔4包括腔体41以及设置在腔体41周向并与腔体41相连通的多个离心延伸口42。

[0009] 优选地，所述离心延伸口42的开口方向与取样管5的转动方向相同。

[0010] 优选地，所述离心延伸口42与腔体41一体成型或焊接。

[0011] 优选地，所述取样管5和钻头6螺纹连接。

[0012] 优选地，还包括钻具接头3；

[0013] 所述海底钻机1上设置有海底钻机输出轴2；

[0014] 所述取样管5通过钻具接头3安装在海底钻机输出轴2上。

[0015] 优选地，所述钻具接头3和取样管5螺纹连接。

[0016] 优选地，所述腔体41为圆柱形结构的腔体；

[0017] 所述腔体41焊接在导流腔4靠近海底钻机1的一端；

[0018] 所述腔体41沿导流腔4的周向对称设置。

[0019] 优选地，还包括遥控无人潜水器，所述海底钻机1可拆卸的安装在遥控无人潜水器上。

[0020] 优选地，所述取样管5为圆柱形结构的腔体。

[0021] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

[0022] 1、本发明通过在钻具上端外侧设置导流腔4的方式，使钻具本身在钻进过程中即可建立冲洗液正循环，解决了现有技术中海底钻探过程中还需要泥浆泵提供冲洗液的现
状，降低了海底钻探系统的总重量，使ROV可以搭载更多科学载荷，同时提高了钻进效率和
取样质量。

[0023] 2、取样管5、钻头6能够随时拆下维修或更换，结构简单，操作方便，便于维修。

附图说明

[0024] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

[0025] 图1为本发明的结构示意图；

[0026] 图2为图1中导流腔4的A‑A剖面示意图；

[0027] 图3为取样管5转动时水流的方向示意图；

[0028] 图4为导流腔4跟随取样管5转动时转动方向以及水流的方向示意图。

[0029] 图中示出：

[0030]

具体实施方式

[0031] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术
人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明
的保护范围。

[0032] 针对现有技术中的缺陷，本发明提供的一种适用于水下作业的无泵钻具，通过在钻具上端外侧设置导流腔4的方式，使钻具本身在钻进过程中即可建立冲洗液正循环，改变
了海底钻探过程中需要泥浆泵提供冲洗液的现状，降低了海底钻探系统的总重量，使ROV可
以搭载更多科学载荷，同时提高了钻进效率和取样质量。

[0033] 具体地，如图1所示，包括海底钻机1、取样管5、钻头6以及导流腔4，所述取样管5的一端安装在海底钻机1上，所述取样管5的另一端安装有钻头6，所述导流腔4沿取样管5的周
向设置并与取样管5相连通，在一个优选例中，还包括钻具接头3，所述海底钻机1上设置有
海底钻机输出轴2，所述取样管5通过钻具接头3安装在海底钻机输出轴2上，所述钻具接头3
和取样管5螺纹连接，所述取样管5和钻头6螺纹连接，因此，取样管5、钻头6能够随时拆下维
修或更换，结构简单，操作方便，便于维修。

[0034] 具体地，如图1所示，所述导流腔4包括腔体41以及设置在腔体41周向并与腔体41相连通的多个离心延伸口42，在一个优选例中，如图2所示，所述腔体41为圆柱形结构的腔
体，所述离心延伸口42与腔体41一体成型，所述取样管5为圆柱形结构的腔体，所述腔体41
焊接在导流腔4靠近海底钻机1的一端，所述腔体41沿导流腔4的周向对称设置。在一个变化
例中，所述离心延伸口42与腔体41焊接。

[0035] 具体地，还包括遥控无人潜水器，所述海底钻机1可拆卸的安装在遥控无人潜水器上，通过遥控无人潜水器能够控制海底钻机1的动作，实现钻探作业。在一个优选例中，海底
钻机1通过螺栓固定在遥控无人潜水器上，在一个变化例中，海底钻机1通过相匹配的卡扣
件安装在遥控无人潜水器上。

[0036] 本发明的工作原理如下：

[0037] 本发明工作时，整套设备均置于海底，浸泡于海水中，将海底钻机1紧固安装在遥控无人潜水器上，钻探作业时在海底钻机1的驱动下，海底钻机输出轴2绕轴向方向转动，从
钻头6到取样管5的方向看导流腔4做顺时针旋转，导流腔4延伸出的离心延伸口42外缘的直
径较大，且其开口方向与钻头6旋转方向相同，如图4所示，当钻头6旋转时，离心延伸口42正
面的水受到其侧壁和底面的挤压进入取样管5内部，继而沿取样管5的内部向靠近钻头6的
方向运动，最终通过钻头6的水口排出取样管5，这样，在钻进过程中就建立了冲洗液正循
环；进一步地，如图3所示，水从导流腔4的离心延伸口42向里运动，进入到取样管5的内部，
外部的水源源不断的进入取样管5的内部，产生沿取样管向下的压力，在压力作用下，取样
管5内部的水沿着钻头6底部的水口冲出取样管5，同时带走了钻探过程中产生的岩屑，这样
便在钻进过程中建立了冲洗液的正循环。

[0038] 在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位
置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须
具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

[0039] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影
响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相
互组合。