CN107091056A - 一种冲击钻头及冲击钻机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的冲击钻头，提料机构，设置在所述外筒内，用以收集并提升进入所述外筒内部的泥浆中的岩屑；且所述提料机构由自下而上地设置的多级提料装置构成。通过所述多级提料装置，可以将进入空心钻桶中的岩屑进行收集并逐级带出至所述外筒，从而防止岩屑挤压盖板。同时，由于在冲击钻头工作过程中便已经完成了对岩屑的排出，因此可以避免在打井过程中将打井设备提出井口进行清理，从而节约了工作时间。
Description
技术领域
本发明涉及冲击钻头技术领域，具体涉及一种具有螺旋台阶提料装置的重力冲击钻头及冲击钻机。
背景技术
钻井是指利用机械设备或人力从地面将地层钻成孔眼，在钻井过程中，钻机是钻井工作中必不可少的一个设备，钻机通常包括钻头和卷扬机等，根据钻进方法的不同，钻机通常可以分为冲击钻机和回转钻机。
回转钻机主要利用旋转的方式，将钻头深入地下，钻头的外表面成型有螺旋，在钻头下降过程中，泥土通过螺旋不断地被输送至地表。回转钻机具有钻进效率高、钻孔深度大的优点，因此在平原地区被广泛使用。但是，旋转钻孔由于钻头的整体与泥土相接触，因此该方式对钻头的损耗极大，在山地等硬岩地层区域，采用回转钻机需要经常更换钻头，导致施工进度缓慢，施工成本较高。因此，在硬岩地层区域往往会采用冲击钻机，冲击钻机需要反复地升起和降落冲击钻头，靠冲击钻头不断的向下冲击地层进行破岩。
现代冲击钻进工艺中，广泛采用了泥浆，在钻进作业中，泥浆填充在钻孔中，可以防止塌孔并将岩屑悬浮在泥浆中。其中悬浮岩屑能够防止岩屑很快沉入孔底，防止埋钻事故；同时现有技术中，也已经利用泥浆悬浮岩屑的功能进行岩屑清理的工作。然而，由于冲击钻机在工作中不断地往复通过泥浆液，搅动了泥浆，使得被破碎的岩屑在一定的层面上均匀地分布在泥浆中，但存在分布密度自下而上逐渐稀疏的规律。当泥浆中的岩屑浓度提高后会使得泥浆对冲击钻头的下落产生较大的阻力，降低冲击钻头对岩层的冲击力。
现有技术的解决方式是在钻进预定作业时间后，提起冲击钻，再进行岩屑清理的工作。由于在岩屑清理过程中需要停止钻进工作，因此这样的方式钻进效率较低。
为解决上述问题，中国专利文献CN205172427U公开了一种打井设备，包括挂钩、空心钻桶和空心钻头，包括挂钩、空心钻桶和空心钻头，挂钩设置在空心钻桶顶端，空心钻头安装在空心钻桶底部，所述的空心钻桶桶内设置有单向阀。该技术方案能够在钻进的过程中，同时收集悬浮在泥浆中的岩屑。但是由于岩屑本身具有比泥浆更大的比重，因此也使得通过单向阀进入空心钻桶中的岩屑每次由单向阀的盖板承载提升一段高度后会在重力作用下逐渐向下下沉，并在下一次碰到盖板被再次提升。这样工作一段时间后盖板上积压的岩屑会阻止盖板打开使得收集岩屑的功能丧失。这时只能将该打井设备整体提出井口进行清理。这一过程仍然占用了一定的工作时间，对钻进效率产生不良影响。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中清理岩屑影响钻进效率的缺陷。
为此，本发明提供一种冲击钻头，包括：外筒，具有上下敞口；上端连接吊索，下端安装有锤头，泥浆从所述锤头的空隙中进入所述外筒内；提料机构，设置在所述外筒内，用以收集并提升进入所述外筒内部的泥浆中的岩屑；所述提料机构由自下而上地设置的多级提料装置构成。
上下相邻的两级所述提料装置之间的距离小于所述外筒一次提升的高度。
所述提料装置具有集料斗。
所述提料装置具有允许泥浆往返流动的泄流通道。
所述提料装置包括：螺旋隔板，在所述外筒内设置至少一组，各所述螺旋隔板的外边缘固定在所述外筒内壁上并沿所述外筒轴线方向延伸；以及，沿所述螺旋隔板的上表面间隔设置若干组接料板，所述接料板与所述螺旋隔板之间形成所述集料斗。
所述泄流通道包括成型在所述螺旋隔板和/或所述接料板上的泄流通孔，所述泄流通孔用以对进入所述接料空间中的泥浆进行泄流。
所述提料装置为可活动设置在所述外筒中的单向阀，所述单向阀用以限制进入所述外筒中的岩屑只能进行自下而上的运动。
所述单向阀的盖板上开设有可供所述内筒的泥浆中的液体通过、不可供所述内筒的岩屑通过的泄流通道。
锤头包括第二外筒及固定在所述第二外筒内呈辐射状设置的支撑部件构成的支撑架；在相邻的所述支撑部件之间设有多级第二集料斗。所述支撑部件为支撑板。
所述第二集料斗包括设置在所述支撑板底部的底部料斗。
所述底部料斗由所述支撑板及从所述支撑板底部向上并向两相邻所述支撑板之间的空间倾斜伸出的第一斜板；所述第一斜板一端连接所述第二外筒A的内壁，另一端与相邻的所述第一斜板相交连接。
所述第二集料斗包括设置在所述支撑板上的上部料斗。
所述上部料斗具有设置在两相邻所述支撑板之间的空间内，同时连接相邻两所述支撑板的第二斜板；与所述支撑板形成开口向上的第一漏斗型腔。
所述上部料斗具有设置在两相邻所述支撑板之间的空间内，呈弧形设置地连接在所述外筒的内壁上的第三斜板；以形成开口向上的第二漏斗型腔。
所述第一漏斗型腔与所述第二漏斗型腔交错设置。
本发明同时提供一种冲击钻机，包括卷扬机，以及冲击钻头。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的冲击钻头，提料机构，设置在所述外筒内，用以收集并提升进入所述外筒内部的泥浆中的岩屑；且所述提料机构由自下而上地设置的多级提料装置构成。
通过所述多级提料装置，可以将进入空心钻桶中的岩屑进行收集并逐级带出至所述外筒，从而防止岩屑挤压盖板。同时，由于在冲击钻头工作过程中便已经完成了对岩屑的排出，因此可以避免在打井过程中将打井设备提出井口进行清理，从而节约了工作时间。
2.本发明提供的冲击钻头，上下相邻的两级所述提料装置之间的距离小于所述外筒一次提升的高度，当外筒提升一次时，外筒中的岩屑会均匀分布在整个外筒的高度范围内，由于相邻的两级所述提料装置之间的距离小于所述外筒一次提升的高度，因此可以对外筒高度范围内的岩屑进行有效的收集。
3.本发明提供的冲击钻头，所述提料装置具有集料斗。当集料斗进行上下运动时，可以对外筒内部的岩屑进行收集并存储。
4.本发明提供的冲击钻头，所述提料装置具有允许泥浆往返流动的泄流通道，用以防止泥浆存留在外筒中对冲击钻头的正常运行造成影响。
5.本发明提供的冲击钻头，所述提料装置包括：螺旋隔板，在所述外筒内设置至少一组，各所述螺旋隔板的外边缘固定在所述外筒内壁上并沿所述外筒轴线方向延伸；以及，沿所述螺旋隔板的上表面间隔设置若干组接料板，所述接料板与所述螺旋隔板之间形成所述集料斗。集料斗用以在所述冲击钻头运动过程中收集并存放泥浆中的岩屑，从而有效地防止泥浆中的岩屑阻碍冲击钻头的正常运行、甚至造成“埋钻”情况的发生。
6.本发明提供的冲击钻头，所述提料装置为可活动设置在所述外筒中的单向阀，所述单向阀用以限制进入所述外筒中的岩屑只能进行自下而上的运动。岩屑从最下方的单向阀逐级向上运送至最上方的单向阀，从而达到外管上端在这一区域的泥浆中形成富集岩屑的区域进行清理或收集，有利于提高岩屑向上输送的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例2中提供的所述冲击钻头的结构示意图；
图2为实施例3中提供的所述冲击钻头的结构示意图.
附图标记说明：
1-外筒；2-钻头；3-集料斗；4-螺旋隔板；5-接料板；6-单向阀；61-盖板；7-斜板；8-第二外筒；9-第二集料斗；91-底部料斗；911-第一斜板；92-上部料斗；921-第二斜板；922-第三斜板；10-支撑板。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种冲击钻头，包括：外筒1，具有上下敞口；上端连接吊索，下端安装有锤头2，泥浆从所述锤头2的空隙中进入所述外筒1内；提料机构，设置在所述外筒1内，用以收集并提升进入所述外筒1内部的泥浆中的岩屑；所述提料机构由自下而上地设置的多级提料装置构成。通过所述多级提料装置，可以将进入空心钻桶中的岩屑进行收集并逐级带出至所述外筒1，从而防止岩屑挤压盖板。同时，由于在冲击锤头2工作过程中便已经完成了对岩屑的排出，因此可以避免在打井过程中将打井设备提出井口进行清理，从而节约了工作时间。
具体地，上下相邻的两级所述提料装置之间的距离小于所述外筒1一次提升的高度，当外筒1提升一次时，外筒1中的岩屑会均匀分布在整个外筒1的高度范围内，由于相邻的两级所述提料装置之间的距离小于所述外筒1一次提升的高度，因此可以对外筒1高度范围内的岩屑进行有效的收集。
本实施例中，所述提料装置具有集料斗3。当集料斗3进行上下运动时，可以对外筒1内部的岩屑进行收集并存储。同时，所述提料装置上还具有允许泥浆往返流动的泄流通道，用以防止泥浆存留在外筒1中对冲击锤头2的正常运行造成影响。具体地，所述集料斗3由安装在所述外筒1内部的筒内壁上的斜板7构成，所述斜板7与所述外筒1内壁之间的呈锐角设置。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上做出的，所述提料装置包括：螺旋隔板4，在所述外筒1内设置至少一组，各所述螺旋隔板4的外边缘固定在所述外筒1内壁上并沿所述外筒1轴线方向延伸；以及，沿所述螺旋隔板4的上表面间隔设置若干组接料板5，所述接料板5与所述螺旋隔板4之间形成所述集料斗3。
集料斗3用以在所述冲击钻头运动过程中收集并存放泥浆中的岩屑，从而有效地防止泥浆中的岩屑阻碍冲击钻头的正常运行、甚至造成“埋钻”情况的发生。
在使用过程中，首先让冲击钻进行转动，然后带动冲击钻进行竖直方向的冲击运动，当冲击钻在土地中进行转动时，螺旋隔板4随之转动，从而将土壤中的泥土和岩屑不断通过螺旋隔板4输送至外界。同时，由于螺旋隔板4的转动，可以将岩屑等中间物质源源不断的输送出去，因此在冲击钻的工作过程中不用停止，有效地提高了钻进效率。
本实施例中，所述泄流通道包括成型在所述螺旋隔板4和/或所述接料板5上的泄流通孔，所述泄流通孔用以对进入所述接料空间中的泥浆进行泄流。
实施例3
本实施例是在实施例1和实施例2的基础上做出的，本实施例中，如图2所示，所述提料装置为可活动设置在所述外筒1中的单向阀6，所述单向阀6用以限制进入所述外筒1中的岩屑只能进行自下而上的运动。岩屑从最下方的单向阀6逐级向上运送至最上方的单向阀6，从而达到外管上端在这一区域的泥浆中形成富集岩屑的区域进行清理或收集，有利于提高岩屑向上输送的效率。
具体地，本实施例中，所述单向阀的盖板61上开设有可供所述内筒的泥浆中的液体通过、不可供所述内筒的岩屑通过的泄流通道。从而减小提料装置中由于储藏过多泥浆造成负荷过大的不足。
实施例4
本实施例是在实施例1-3的基础上做出的，本实施例中，锤头2包括第二外筒8及固定在所述第二外筒8内呈辐射状设置的支撑部件构成的支撑架；在相邻的所述支撑部件之间设有多级第二集料斗9。
具体地，所述支撑部件为支撑板。同时，也可以是彼此交叉的十字架结构、枝状结构等，只要可以起到支撑架的作用即可。
本实施例中，所述第二集料斗9包括设置在所述支撑板底部的底部料斗91以及设置在所述支撑板上的上部料斗92。
具体地，所述底部料斗91由所述支撑板及从所述支撑板底部向上并向两相邻所述支撑板之间的空间倾斜伸出的第一斜板911；所述第一斜板一端连接所述第二外筒8的内壁，另一端与相邻的所述第一斜板911相交连接。
所述上部料斗92具有设置在两相邻所述支撑板之间的空间内，同时连接相邻两所述支撑板的第二斜板921；与所述支撑板形成开口向上的第一漏斗型腔。所述上部料斗具有设置在两相邻所述支撑板之间的空间内，呈弧形设置地连接在所述外筒的内壁上的第三斜板922；以形成开口向上的第二漏斗型腔。
本实施例中，所述第一漏斗型腔与所述第二漏斗型腔交错设置。
通过第一漏斗型腔、第二漏斗型腔组合使用，有效地将第二外筒内部的岩屑的进行收集，防止岩屑在冲击钻头下方堆积对冲击过程造成影响。
实施例5
本实施例提供一种冲击钻机，包括卷扬机，以及实施例1-4中任一提供的冲击钻头，所述冲击钻头具有多级提料装置，可以将进入空心钻桶中的岩屑进行收集并逐级带出至所述外筒1，从而防止岩屑挤压盖板。同时，由于在冲击钻头工作过程中便已经完成了对岩屑的排出，因此可以避免在打井过程中将打井设备提出井口进行清理，从而节约了工作时间。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (17)
1.一种冲击钻头，包括：
外筒(1)，具有上下敞口；上端连接吊索，下端安装有锤头(2)，泥浆从所述锤头(2)的空隙中进入所述外筒(1)内；
提料机构，设置在所述外筒(1)内，用以收集并提升进入所述外筒(1)内部的泥浆中的岩屑；
其特征在于，
所述提料机构由自下而上地设置的多级提料装置构成。
2.根据权利要求1所述的冲击钻头，其特征在于，上下相邻的两级所述提料装置之间的距离小于所述外筒(1)一次提升的高度。
3.根据权利要求1或2所述的冲击钻头，其特征在于，所述提料装置具有集料斗(3)。
4.根据权利要求1-3任一项所述的冲击钻头，其特征在于，所述提料装置具有允许泥浆往返流动的泄流通道。
5.根据权利要求3所述的冲击钻头，其特征在于，所述提料装置包括：
螺旋隔板(4)，在所述外筒(1)内设置至少一组，各所述螺旋隔板(4)的外边缘固定在所述外筒(1)内壁上并沿所述外筒轴线方向延伸；以及，
沿所述螺旋隔板(4)的上表面间隔设置若干组接料板(5)，所述接料板(5)与所述螺旋隔板(4)之间形成所述集料斗(3)。
6.根据权利要求5所述的冲击钻头，其特征在于，所述泄流通道包括成型在所述螺旋隔板(4)和/或所述接料板(5)上的泄流通孔，所述泄流通孔用以对进入所述接料空间中的泥浆进行泄流。
7.根据权利要求2所述的冲击钻头，其特征在于，所述提料装置为可活动设置在所述外筒(1)中的单向阀(6)，所述单向阀(6)用以限制进入所述外筒(1)中的岩屑只能进行自下而上的运动。
8.根据权利要求7所述的冲击钻头，其特征在于，所述单向阀(6)上开设有可供所述内筒的泥浆中的液体通过、不可供所述内筒的岩屑通过的泄流通道。
9.根据权利要求1-8任一项所述的冲击钻头，其特征在于，所述锤头(2)包括第二外筒(8)及固定在所述第二外筒(8)内呈辐射状设置的支撑部件构成的支撑架；在相邻的所述支撑部件之间设有多级第二集料斗(9)。
10.根据权利要求9所述的冲击钻头，其特征在于，所述支撑部件为支撑板(10)。
11.根据权利要求10所述的冲击钻头，其特征在于，所述第二集料斗(9)包括设置在所述支撑板(10)底部的底部料斗(91)。
12.根据权利要求11所述的冲击钻头，其特征在于，所述底部料斗(91)由所述支撑板(10)及从所述支撑板底部向上并向两相邻所述支撑板(10)之间的空间倾斜伸出的第一斜板(911)；所述第一斜板(911)一端连接所述第二外筒(8)的内壁，另一端与相邻的所述第一斜板相交连接。
13.根据权利要求9-12任一项所述的冲击钻头，其特征在于，所述第二集料斗(9)包括设置在所述支撑板(10)上的上部料斗(92)。
14.根据权利要求13所述的冲击钻头，其特征在于，所述上部料斗(92)具有设置在两相邻所述支撑板之间的空间内，同时连接相邻两所述支撑板的第二斜板(921)；与所述支撑板形成开口向上的第一漏斗型腔。
15.根据权利要求13或14所述的冲击钻头，其特征在于，所述上部料斗(92)具有设置在两相邻所述支撑板之间的空间内，呈弧形设置地连接在所述外筒的内壁上的第三斜板(922)；以形成开口向上的第二漏斗型腔。
16.根据权利要求15所述的冲击钻头，其特征在于，所述第一漏斗型腔与所述第二漏斗型腔交错设置。
17.一种冲击钻机，其特征在于，包括卷扬机，以及权利要求1-16中任一所述的冲击钻头。
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