具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

如图1-9所示，本发明实施例提供的一种绳索取芯偏轴防倾斜钻具，包括钻柱1、位于钻柱1内部的内岩心管4以及用于打捞内岩心管4的打捞器3，钻柱1的底部设置有钻头，顶部设置有水接头，内岩心管4的顶部设置有打捞矛头401，其特征在于：打捞器3包括外管301，外管301的内腔中滑动设置有弹性锁芯303以及滑动卡接有挤压弹性锁芯303的施压柱302，外管301的内腔中还设置有用于锁定打捞矛头401的卡接件314，弹性锁芯303的内壁滑动挤压卡接件314，施压柱302施压弹性锁芯303以使得卡接件314脱离锁定位置。

具体的，本发明实施例提供的绳索取芯偏轴防倾斜钻具可用于探取地表下的土壤物质，从而对该区域的土质进行研究分析。钻柱1主要包括扶正器、外岩心管、钻铤、井下动力顶撑、钻杆以及主动钻杆等(钻柱1的结构和原理为现有技术，在此不赘述)，钻柱1与外部动力设备连接，配合钻头和钻井液实现钻孔工作，水接头用于将外部的钻井液高压输送到钻柱1内，内岩心管4位于钻柱1内，用于装载地表下的土壤物质，打捞器3通过绳索与外部的收卷装置连接，打捞器3可将内岩心管4上的打捞矛头401锁定，从而通过收卷绳索即可将装有土壤的内岩心管4从井内取出，卡接件314用于将打捞矛头401锁定，打捞矛头401的上半部为圆锥体，下半部为圆柱体，且圆柱体的直径小于圆锥体底面圆的直径，当卡接件314位于打捞矛头401上半部的底部时，即可完成锁定，弹性锁芯303用于控制卡接件314对打捞矛头401的锁定和解锁，而弹性锁芯303控制卡接件314锁定和解锁的动力来源为施压柱302，施压柱302位于卡接件314的上方，可对施压柱302进行挤压，施压柱302的顶部从外管301的顶部穿出，当有外力挤压施压柱302的顶部时，施压柱302则下移并挤压弹性锁芯303滑动，而弹性锁芯303的滑动即可驱使卡接件314对打捞矛头401进行锁定和解锁。本实施例中提供的绳索取芯偏轴防倾斜钻具的工作原理为，当卡接件314将打捞矛头401锁定时，通过在井外对施压柱302的顶部施压，施压柱302受压后沿着外管301的内腔向下滑动，并向下挤压弹性锁芯303，弹性锁芯303受压后沿着外管301的内腔也向下滑动，当对施压柱302的顶部施压结束后，弹性锁芯303向上滑动至另一高度，使得卡接件314脱离原锁定位置，当需要再次对打捞矛头401锁定时，可通过再次对施压柱302的顶部施压即可实现。现有技术中，当内岩心管4卡死在钻柱1中时，打捞器3无法在钻柱1内实现轻松有效地与打捞矛头401的脱离，导致对打捞器3的取出工作十分困难。本发明的主要创新点在于，对现有的打捞器3进行的机构改进，通过对打捞器3的顶部进行施压即可实现对打捞矛头401的锁定和解锁，使得在钻柱1内即可轻松实现打捞器3与捞矛头401的脱离，从而轻松将打捞器3取出。

本实施例中，通过设置弹性锁芯303以及对弹性锁芯303施压的施压柱302，当卡接件314将打捞矛头401锁定时，通过对施压柱302施压，使施压柱302向下挤压弹性锁芯303，弹性锁芯303受到挤压后可使卡接件314与打捞矛头401脱离，从而将打捞器3取出，而对施压柱302的施压方式在井外就可进行，与现有技术相比，打捞器3与打捞矛头401的脱离工作不需要将打捞器3回收至井口，在钻柱1内即可实现脱离，而且操作过程简单有效，使得打捞器3的取出工作十分轻松。

本实施例中，对施压柱302的施压方式可利用高压的钻井液，当高压钻井液经过水接头进入钻柱1内时，沿着钻柱1的内壁直接冲击到施压柱302的顶部，从而实现对施压柱302顶部的施压。因为高压钻井液为绳索取芯钻具中的必要条件，所以不需要额外增加其它施压设备，非常方便。

本实施例中，外管301的底部螺接有盖体304，盖体304的底部沿轴心向内侧形成有凸起管，卡接件314滑动插接在凸起管上，卡接件314的长度大于凸起管的管壁厚度，凸起管的外壁与弹性锁芯303的内壁滑动连接，可提高弹性锁芯303滑动时的稳定性，凸起管与弹性锁芯303之间连接有弹簧309，打捞矛头401插入凸起管的内腔中。盖体304的第一个作用用于实现卡接件314与打捞矛头401锁定后的承重工作，当外管301被绳索拉动向上移动时，会带动盖体304向上移动，之后盖体304带动被卡接件314锁定的打捞矛头401向上移动，从而带动内岩心管4向上移动；盖体304的第二个作用用于实现对弹簧309的支撑，弹簧309设置在弹性锁芯303的内腔中，底部与凸起管的顶部抵接，顶部与弹性锁芯303内腔的顶部抵接，弹簧309用于将弹性锁芯303顶起，从而使弹性锁芯303定位在某一高度，完全实现弹性锁芯303定位在某一高度的目的还需要配合对弹性锁芯303的顶部限位，对弹性锁芯303的顶部进行限位的限位方式在下文中有详细叙述。

上述结构中，当弹性锁芯303没有受到施压柱302的挤压时，在弹簧309的弹力作用下对弹性锁芯303进行挤压，使得弹性锁芯303定位在第一高度，当弹性锁芯303受到施压柱302的挤压时，将向下滑动，使得弹簧309压缩，挤压力结束后，在弹簧309的作用下，使得弹性锁芯303处于第二高度，弹性锁芯303的第一高度和第二高度随着对弹性锁芯303的施压次数而交替改变，而弹性锁芯303的两个高度分别对应卡接件314对打捞矛头401的锁定和解锁。

本实施例中，弹性锁芯303的内部设置有相连通的上腔体308、中腔体316以及下腔体，中腔体316为圆台状，上腔体308和下腔体均为圆柱体，中腔体316的内壁以及下腔体的内壁均与凸起管的外壁之间形成有间隙，中腔体316的内壁与凸起管内壁之间的垂直距离不小于卡接件314的长度。上腔体308的内壁与凸起管的外壁滑动贴合，上腔体308与中腔体316的小直径开口相连，下腔体与中腔体316的大直径开口相连，且上腔体308的直径与中腔体316的小直径开口的直径相同，方便卡接件314在两者之间的顺利滑动，而下腔体的直径不小于中腔体316大直径开口的直径。

上述结构中，当弹性锁芯303位于两个不同的高度时，卡接件314分别位于上腔体308和下腔体中，随着弹性锁芯303高度的不同，使得卡接件314在上腔体308和下腔体之间来回切换。因为卡接件314滑动插接在凸起管上，卡接件314的长度大于凸起管的管壁厚度，且上腔体308的内壁与凸起管的外壁滑动贴合，因此当卡接件314位于上腔体308中时，上腔体308的内壁将挤压卡接件314的外部，使得卡接件314向内侧滑动，此时卡接件314的内侧端部位于凸起管的内腔中，如图3所示，从而使得打捞矛头401被卡接件314锁定；而当卡接件314位于下腔体中时，卡接件314沿径向向外移动，因为中腔体316的内壁与凸起管内壁之间的垂直距离不小于卡接件314的长度，而且下腔体的直径不小于中腔体316大直径开口的直径，使得卡接件314可以完全从凸起管的内腔中移出，从而失去对打捞矛头401的锁定作用，使得打捞矛头401与凸起管脱离。

本实施例中，对弹性锁芯303的顶部进行限位的限位方式，在一个优选的实施方式中，施压柱302的底部周向设置有多个第一斜齿306，弹性锁芯303的顶部周向设置有与多个第一斜齿306一一对应的第二斜齿305，第一斜齿306和第二斜齿305滑动连接，第一斜齿306上设置有第一滑槽318，第一滑槽318贯穿施压柱302的下半部，第二斜齿305上设置有高度不同的第二滑槽307和卡槽，外管301的内壁固定安装有与多个第一滑槽318一一对应的导向杆310，导向杆310与第一滑槽318以及第二滑槽307滑动插接，且导向杆310的底部与第二斜齿305滑动连接。

第一斜齿306为一个大锯形齿，第一滑槽318将第一斜齿306分成左右部分，右半部分为第一斜齿306长度更长的部分，第二斜齿305为两个一体成形的小锯形齿，两个小锯形齿相连接的位置即为第二斜齿305上的卡槽位置，而第二滑槽307位于两个小锯形齿的一侧，导向杆310始终滑动插接在第一滑槽318中，且导向杆310的底部会交替性的位于第二滑槽307和卡槽中，导向杆310的底部位于第二滑槽307中和卡槽中时的两个状态则分别对应弹性锁芯303的两个高度。不论导向杆310的底部位于第二滑槽307中还是卡槽中，导向杆310的侧面都会与其中一个小锯形齿的侧面贴合，从而使得第二斜齿305被导向杆310限位，而且会使第一斜齿306上的右半部分都会位于其中一个小锯齿最高顶点的上方，所以每次施压柱302对弹性锁芯303的顶部进行挤压时，都是第一斜齿306上的右半部分首先与第二斜齿305上的其中一个小锯形齿的最高顶点发生挤压，当导向杆310完全从第二滑槽307或者卡槽中脱离时，第二斜齿305就会在第一斜齿306的挤压下发生转动，从而使弹性锁芯303转动，最终使导向杆310交替插入到第二滑槽307中和卡槽中，从而改变弹性锁芯303的高度。

因为导向杆310固定安装在外管301的内壁上，所以导向杆310的位置固定不变，从而第一斜齿306只能沿着导向杆310直线移动，而不会发生转动，实现对施压柱302的导向作用，而弹性锁芯303失去导向杆310的限位时，会在外管301的内腔中发生转动。

在上述结构中，弹性锁芯303在弹簧309的作用下，会始终与导向杆310的底部抵接，从而实现对弹性锁芯303顶部的限位。具体的，第二滑槽307的深度大于卡槽的深度，当导向杆310的底部位于第二滑槽307中时，卡接件314位于弹性锁芯303的下腔体中，此时卡接件314处于解锁状态；当导向杆310的底部位于卡槽中时，卡接件314位于弹性锁芯303的上腔体308中，此时卡接件314处于锁定状态。

具体操作步骤为，设定导向杆310的底部此时位于卡槽中，如图6所示，此时第一斜齿306的右半部分位于第二斜齿305上的其中一个小锯形齿的最高顶点的正上方，当施压柱302的顶部受到压力使其下压时，第一斜齿306的右半部分下移并挤压第二斜齿305上的其中一个小锯形齿的最高顶点处，在其中一个小锯形齿的倾斜面以及另一个小锯形齿的侧边对导向杆310的共同限位作用下，第二斜齿305受力后不会转动而是向下移动，直至导向杆310的底部完成从卡槽中脱离，此时在第一斜齿306底部的倾斜面和第二斜齿305其中一个小锯形齿的倾斜面的作用下，使得第二斜齿305发生转动，从而带动整个弹性锁芯303发生转动，之后导向杆310的底部将位于另一个小锯形齿的顶部，并在挤压力的作用下沿着该小锯形齿顶部的倾斜面向第二滑槽307的方向滑动，直至第一斜齿306的侧边与第二斜齿305的侧边贴合，然后施压柱302的顶部压力消失，在弹簧309的作用下，对弹性锁芯303具有向上的挤压力，使得导向杆310继续向第二滑槽307的方向滑动直至滑动到第二滑槽307中，此时在弹簧309的作用下第二滑槽307与导向杆310牢牢抵接，从而实现了导向杆310所处位置的交换，再次将导向杆310位于卡槽中时，操作方式相同，不赘述。

因为导向杆310在其位置调整的过程中，会与第二斜齿305的顶部发生相对滑动，为了提高相对滑动的流畅性，在导向杆310的底部转动设置有辊轮317，当导向杆310与第二斜齿305的顶部相对滑动时，辊轮317在两者之间发生转动，从而可减少摩擦力，提高滑动时的流畅性。

为了使卡接件314可以顺利地沿径向向外移动，从而失去对打捞矛头401的锁定，下腔体内固定安装有永磁铁315，永磁铁315与卡接件314吸附连接。利用永磁铁315与卡接件314的吸附，当卡接件314位于下腔体内时，永磁铁315将对卡接件314进行吸附，使卡接件314具有向外侧移动的动力，从而实现卡接件314顺利地沿径向向外移动的目的。

上述结构中，第一斜齿306的数量可根据需求设定，但至少为3个，可为3个、5个等。

进一步的，永磁铁315为环形磁铁，永磁铁315固定安装在下腔体的内壁上或者嵌入在下墙体内，无论何种安装方式，可以使永磁铁315的内圆直径等于中腔体316大直径开口的直径即可，这样方便使卡接件314在中腔体316和下腔体之间顺利地滑动切换。

本实施例中，卡接件314的数量为多个，并呈等距的周向排列。多个卡接件314的周向排列可增加对打捞矛头401锁定时的稳固性，因为打捞矛头401的上半部为圆锥体，下半部为圆柱体，圆柱体的直径小于圆锥底面圆形的直径，当打捞矛头401完全插入到凸起管的内腔中时，打捞矛头401上半部的圆锥体将位于多个卡接件314的上部，之后在弹性锁芯303的作用下挤压各个卡接件314，使得多个卡接件314位于打捞矛头401的正下方，从而可将打捞矛头401牢牢锁定。

进一步的，卡接件314的外端面固定安装有限位帽，限位帽呈半球体，限位帽的弧形面位于外侧，凸起管上设置有与卡接件314和限位帽相适配的槽孔。与限位帽相匹配的槽孔为圆柱形孔，该圆柱形孔的长度不小于限位帽沿凸起管径向方向上的长度，使得限位帽可以完全位于圆柱形孔内。

上述结构中，因为限位帽位于卡接件314的外侧会与上腔体308、中腔体316以及下腔体的内壁相挤压，并在各个腔体之间来回切换，利用限位帽外侧的弧形面，会提高限位帽在上腔体308、中腔体316以及下腔体之间来回切换的流畅性，即使在生产制造时各腔体之间连接处具有略微的高度差，也不会影响限位帽的滑动，可有效防止卡接件314在上腔体308、中腔体316以及下腔体中切换时出现卡顿的现象。

再进一步的，限位帽内侧的平面面积大于卡接件314外端面的面积。使得限位帽向内侧移动时被限位，使卡接件314不会滑落至凸起管的内腔中。

同时，永磁铁315的内壁到凸起管外壁之间的垂直距离小于限位帽沿凸起管径向方向上的长度，使得限位帽向内侧移动时被限位，不会完全从圆柱形孔中脱离，从而使卡接件314不会滑落至永磁铁315和凸起管之间的空隙中，与上述的结构配合，可使得卡接件314一直被限位在凸起管上，不会掉落。

本实施例中，因为当对打捞矛头401进行锁定时，需要预先对卡接件314的位置进行调整，使卡接件314位于下腔体中，也就是处于解锁状态，以使卡接件314的内侧端不会位于凸起管的内腔中，这样才能使打捞矛头401顺利地插入到凸起管的内腔中，不会受到卡接件314的阻挡从而顺利完成锁定工作。而每次打捞时进行的这种预先操作会增加出现操作错误的机率，因为施工人员由于工作时间紧，很容易忘记预先调整卡接件314所处的位置，一旦在打捞时，卡接件314位于上腔体308内，也就是卡接件314提前处于锁定状态，就会使打捞矛头进入到凸起管内腔中时与卡接件314发生剧烈的碰撞，该碰撞力度很大，容易造成凸起管、打捞矛头401等其他部件的损坏。

为解决上述的技术问题，本实施例中，进一步的，弹性锁芯303的内侧面设置有与各个卡接件314一一对应的凹槽311，凹槽311的内部通过压簧312滑动连接有推板313，推板313为弧形板，自然状态下，推板313的内侧面和弹性锁芯303的内侧面齐平。当推板313受到外力的挤压时，会向外侧压缩压簧312，从而使推板313向外侧利用，而推板313可向外侧移动的距离不小于卡接件314可位于凸起管内腔中的最长长度，使得当卡接件314挤压推板313时，卡接件314位于凸起管内腔中的部分会完全移出。

上述中，多个凹槽311两两之间的间距和弹性锁芯303每次从解锁状态切换到锁定状态时的转动距离相对应，即每当弹性锁芯303切换到锁定状态时，各个凹槽311都会准确地与各个卡接件314保持一一对应，从而确保可顺利解决上述的技术问题。当然凹槽311以及推板313的形状也可为两个半圆环状的拼接，两个半圆环状组成一个完整的圆环，使得弹性锁芯303无论转动多少次，处于锁定状态时弹性锁芯303的高度都一样，从而锁定状态下各个卡接件314会始终与凹槽311相对应，从而可更好的解决上述的技术问题。

通过上述结构，当对打捞矛头401进行锁定，而忘记将卡接件314调整到解锁状态时，打捞矛头401的顶部会从各个卡接件314的底部挤压各个卡接件314，卡接件314受到挤压后会向外侧推动推板313一起挤压压簧312并向外侧移动，直至打捞矛头401的上半部从各个卡接件314所围成的圆形空间穿过，从而不会出现打捞矛头401与各个卡接件314发生剧烈碰撞的情况，可有效解决上述的技术问题。

上述情况下，当打捞矛头401完全插入到凸起管内腔中后，随着施压柱302对弹性锁芯303下压力的消失，卡接件314会自动处于解锁状态，此时只需要将打捞器3提起，使打捞矛头401从凸起管内腔中脱离，然后再次将打捞器3向下移动，使打捞矛头401重新插入到凸起管内腔中即可使卡接件314将打捞矛头401锁定。

进一步的，卡接件314为具有斜角的长方体形状，卡接件314的斜角位于凸起管的内腔中，斜角的斜面位于卡接件314的底部并往凸起管的轴心方向向上倾斜。因为卡接件314与凸起管滑动插接，在凸起管上供卡接件314插入的插孔的形状与也为长方体，卡接件314的外壁与该插孔的内部相贴合，该连接方式可对卡接件314进行其他方向的限位，增加卡接件314移动时平稳性以及对打捞矛头401固定时的稳固性。

当打捞矛头401被锁定前卡接件314处于锁定状态时，卡接件314的倾斜角设计可使得打捞矛头401从底部插入到凸起管中时，打捞矛头401的顶部与卡接件314底部的倾斜面相碰撞，利用倾斜面的设计可减少摩擦阻力，从而可使打捞矛头401更加顺利地同时挤压各个卡接件314沿径向向外侧移动，可有效减轻打捞矛头401与卡接件314碰撞时的对各自的冲击力度。

本实施例中，施压柱302上通过螺栓连接有配重件2，配重件2包括本体201，本体201的底部设置有供施压柱302的顶部插入的插槽209，插槽209的形状和施压柱302的形状相适配，本体201上还设置有与插槽209相连通的供螺栓插入的第一螺纹孔208，施压柱302上设置有供螺栓插入的通孔。当施压柱302插入到插槽209中并与插槽209的顶部抵接时，第一螺纹孔208和通孔的位置相对应，最后只需将螺栓穿过第一螺纹孔208和通孔即可完成施压柱302与本体201的连接。配重件2的另一端则与绳索相连接，通过绳索对配重件2的回收和下放而实现对打捞器3的回收和下放。

利用配重件2自身的重力，可实现对施压柱302的施压，完成打捞器3对打捞矛头401的锁定，当对内岩心管4进行打捞时，可不用通入高压的钻井液，直接将打捞器3和配重件2自由落体，在下落的过程中，打捞矛头401首先进入到凸起管的内腔中，直至打捞器3停止下滑，之后在重力的作用下配重件2继续下移，并对施压柱302施压，直至配重件2下移至下极限状态，此时导向杆310从第二滑槽307中移出，弹性锁芯303转动至卡槽中，使得弹性锁芯303的高度下降，使卡接件314与永磁铁315分离，之后弹性锁芯303的内壁挤压各个卡接件314，使得各个卡接件314将打捞矛头401锁定。从而不需要通入高压钻井液即可完成打捞器3对打捞矛头401的锁定。

同时，也可利用配重件2自身的重力实现对打捞矛头401的解锁，当打捞矛头401处于被锁定状态时，只要将配重件2向上拉动一小段高度，然后将配重件2放下即可实现配重件2对施压柱302的再次施压，然后直接将配重件2再次向上拉动，对施压柱302的施压结束，在弹簧309的作用下，弹性锁芯303被弹起，使得卡接件314位于弹性锁芯303的下腔体中，并被永磁铁315吸附，从而实现对打捞矛头401的解锁，继续将配重件2向上拉动即可连同打捞器3一起拉出。

进一步的，配重件2与绳索的连接方式为，本体201的顶部螺接有连接盖202，连接盖202的顶部固定安装有连接柱205，连接柱205的顶部设置有供绳索插入的绳索孔207，且连接柱205上设置有与绳索孔207相连通的第二螺纹孔206，通过向第二螺纹孔206中螺接入螺栓即可完成配重件2与绳索的连接。

再进一步的，本体201上滑动插接有多个呈周向等距排列的滑柱210，滑柱210的内部设置有滑孔，滑孔贯穿滑柱210的内侧面，滑柱210的外侧面设置有与滑孔相连通的开口，滑孔中设置有滚珠211，滚珠211的直径大于该开口的直径，从而使得滚珠211不会从开口滑出，滑孔中还滑动设置有推杆212，推杆212和滑孔为长方体设计，使得推杆212不会在滑孔中转动，推杆212的内侧端位于本体201的腔室213内，且推杆212位于腔室213内的顶面为倾斜面，连接盖202的上方设置有横杆204，连接柱205的底部设置有供横杆204插入的开槽215，开槽215的内壁和横杆204的外侧面相贴合，使得横杆204可沿着开槽215稳定的上下移动，横杆204的底部固定螺接有挤压柱214，挤压柱214位于本体201的轴心线上，挤压柱214的底部活动贯穿连接盖202并向下延伸至各个推杆212倾斜面的顶部。

在横杆204和挤压柱214的自身重力的作用下，使得挤压柱214挤压各个推杆212的倾斜面，使得各个推杆212沿着本体201的径向方向向外侧移动，推杆212又推动滚珠211带动滑柱210一起向外侧移动，直至滚珠211与钻柱1的内壁相抵接。该种结构的设计，可使配重件2在钻柱1的内腔中移动时，降低出现与钻柱1的内壁发生碰撞的机率，当配重件2水平摆动时，多个滚珠211会首先与钻柱1的内壁接触，滚珠211与钻柱1的内壁之间为滚动接触，其摩擦力更小，安全性更高，且不会造成配重件2卡在钻柱1内的情况。

进一步的，为提高挤压柱214对各个推杆212的下压力度，在横杆204的顶部通过螺丝固定安装有增重板203，增重板203与接柱205滑动插接，通过增重板203与接柱205的滑动插接可进一步提高横杆204和挤压柱214的稳定性，防止横杆204和挤压柱214产生晃动。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。