CN112127790A - 一种可对钻头进行冷却排屑的金刚石地质钻头 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可对钻头进行冷却排屑的金刚石地质钻头，涉及钻头领域。该一种可对钻头进行冷却排屑的金刚石地质钻头，包括连接件，所述连接件的上端设置有钻头主体，所述钻头主体的内部设置有腔室，所述腔室的内部设置有冲击锤，所述冲击锤从钻头主体的上端延伸出，所述冲击锤包括冲击主体，所述冲击主体的内部设置有第三水道，所述冲击主体的上端侧壁设置有出水口，所述冲击主体的下端设置有进水口，所述进水口通过第三水道和出水口连通，所述进水口的内部设置有挡板，所述挡板的上端面且靠近第三水道固定连接有密封垫，所述挡板的中部设置有导流孔。通过利用水锤效应，提高了钻孔的速度，同时具有冷却和排屑的优点。

Description

一种可对钻头进行冷却排屑的金刚石地质钻头

技术领域

本发明涉及钻头技术领域，具体为一种可对钻头进行冷却排屑的金刚石地质钻头。

背景技术

在钻井过程中钻头是破碎岩石的主要工具，井眼是由钻头破碎岩石而形成的。一个井眼形成的好坏，所用时间的长短，除与所钻地层岩石的特性和钻头本身的性能有关外，更与钻头和地层之间的相互匹配程度有关。钻头的合理选型对提高钻进速度、降低钻井综合成本起着重要作用。目前石油行业使用的钻头有很多种类，以不同的钻进方式为根据对钻头进行分类，可以将其分为金刚石钻头、牙轮钻头与刮刀钻头，这三种钻头是最基本的钻头形式。

现有的钻头钻孔时，是推动钻杆提高钻头的作用力，从而破碎岩石，实现钻头向前掘进的动力，但是钻头和岩石之间整体的接触面积较大，使得钻头和岩石之间的接触的压力较小，降低了钻头的掘进的速度。同时，钻头长时间工作中，温度升高，降低了钻头的硬度，从而降低了钻头的工作效率，以及加快了钻头的磨损。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种可对钻头进行冷却排屑的金刚石地质钻头，解决了现有钻头工作效率低的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种可对钻头进行冷却排屑的金刚石地质钻头，包括连接件，所述连接件的上端设置有钻头主体，所述钻头主体的内部设置有腔室，所述腔室的内部设置有冲击锤，所述冲击锤从钻头主体的上端延伸出，且冲击锤的上端为圆锥形，所述连接件的内部依次设置有第一水道和第二水道，所述第一水道、第二水道的均和腔室连通；

所述冲击锤包括冲击主体，所述冲击主体的内部设置有第三水道，所述冲击主体的上端侧壁设置有出水口，所述冲击主体的下端设置有进水口，所述进水口通过第三水道和出水口连通；

所述进水口的内部设置有挡板，所述挡板的上端面且靠近第三水道固定连接有密封垫，所述挡板的中部设置有导流孔，所述挡板的上端边缘设置有第三弹簧，所述进水口的内部侧壁且在挡板的下方固定连接有第二内环。

优选的，所述钻头主体的上端等角度设置有刀具，所述刀具包括支撑杆，所述支撑杆的上部侧壁固定连接聚晶金刚石复合片，所述支撑杆的下端固定连接有L形卡杆。

优选的，所述钻头主体的上端且在L形卡杆上方设置有固定螺栓，所述固定螺栓和钻头主体为螺纹连接，且固定螺栓下端和L形卡杆接触。

优选的，所述冲击主体的下端侧壁固定连接第一外环，所述冲击主体的中部侧壁固定连接有第二外环，所述冲击主体的侧壁且在第一外环和第二外环之间设置有O形密封圈，且数量为两个。

优选的，所述腔室的内壁且在冲击锤的下方固定连接有第一内环，所述腔室的内部且在第二外环的上方设置有调节件。

优选的，所述冲击锤的下方设置有第一弹簧，所述第一弹簧的一端抵住第一外环，所述第一弹簧的另一端抵住第一内环。

优选的，所述第二外环的上方设置有第二弹簧，所述第二弹簧的一端抵住第二外环，所述第二弹簧的另一端抵住调节件。

优选的，所述调节件为两段式结构，所述调节件的上段为六角段，所述调节件的下端为螺纹段，且螺纹段和腔室的内壁螺纹连接，所述调节件的中部设置有通孔，且冲击锤贯穿调节件。

工作原理：通过旋转固定螺栓，使得固定螺栓下和L形卡杆分离，便可将刀具从滑槽中取出，反过程为刀具安装固定，方便了刀具的安装；

使用时，连接件和钻杆连接，钻头掘进的过程中，从第一水道或者第二水道泵入水，另一个水道排出水，将排水的水道迅速闭合时，水流在惯性的作用下，涌入腔室中，形成水锤效应，并推动冲击锤锤击岩石，实现破碎岩石的目的，在形成水锤效应时，水推动挡板，使得密封垫堵住第三水道，减少水锤效应发生时水的泄漏量，提高冲击锤的冲击力，进而有效破碎岩石；

在水锤效应结束后，挡板在第三弹簧的作用下复位，密封垫打开第三水道，被压缩的第二弹簧动作，将冲击锤复位，同时第一弹簧缓冲作用于冲击锤的反作用力，避免钻头主体因反作用力发生损坏；

未发生或者结束后水锤效应，进水口中的水通过导流孔流入第三水道中，避免因第三弹簧、挡板的影响，减小的出水口的流量，通过第三水道从出水口流出，对前端的刀具进行降温，同时水流的冲刷，将钻孔过程中产生的碎屑送出，避免了钻孔堵。

(三)有益效果

本发明提供了一种可对钻头进行冷却排屑的金刚石地质钻头。具备以下有益效果：

1、本发明，在钻头主体的内部设置有冲击锤，利用水锤效应，将冲击锤送出，并锤击钻头前端的岩石，使得岩石破碎，极大地提高了钻头钻孔的速度。

2、本发明，当水泵送至腔室中，未发生水锤效应时，水能过顺利通过进水口、第三水道，从出水口送出，实现对钻头的冷却，以及将钻头排出钻孔过程中产生的碎屑，防止了堵塞，卡住钻头。

3、本发明，在冲击锤的进水口设置有挡板，未发生水锤效应时，水能过顺利通过进入第三水道中，当发生水锤效应式，水推动挡板，使得密封垫堵住第三水道，减少水锤效应发生时水的泄漏量，提高冲击锤的冲击力。

附图说明

图1为本发明的立体示意图；

图2为本发明的剖视示意图；

图3为本发明的冲击锤剖视示意图；

图4为图3中A处的放大图；

图5为本发明的刀具侧面示意图；

图6为本发明的调节件的俯视示意图；

图7为本发明的调节件的侧面示意图。

其中，1、连接件；2、钻头主体；3、刀具；4、固定螺栓；5、冲击锤； 6、第一水道；7、第一内环；8、第二水道；9、腔室；10、第一弹簧；11、O 形密封圈；12、第二弹簧；13、调节件；14、第一外环；15、冲击主体；16、第二外环；17、第三水道；18、出水口；19、第二内环；20、挡板；21、进水口；22、导流孔；23、第三弹簧；24、密封垫；25、L形卡杆；26、支撑杆； 27、聚晶金刚石复合片；28、螺纹段；29、六角段；30、通孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

实施例：

如图1-7所示，本发明实施例提一种可对钻头进行冷却排屑的金刚石地质钻头，包括连接件1，连接件1的上端设置有钻头主体2，连接件1的上端设置有连接段，且延伸至钻头主体2的内部，并采用螺纹连接的方式和钻头主体2固定连接，且连接处设置有密封圈，同时连接件1的侧壁设置有螺纹，用于和钻杆连接，钻头主体2的内部设置有腔室9，腔室9的内部设置有冲击锤5，冲击锤5从钻头主体2的上端延伸出，且冲击锤5的上端为圆锥形，更容易冲击破碎岩石，提高钻孔的速度，连接件1的内部依次设置有第一水道6 和第二水道8，第一水道6、第二水道8的均和腔室9连通，从第一水道6或者第二水道8泵入水，另一水道排出水，以第一水道6泵入水为例，水通过第一水道6，并从第二水道8流出，此时，迅速切断第二水道8，使得水无法流出，水在惯性的作用下继续涌入腔室9中，即形成水锤效应，从而推动冲击锤5击碎岩石，从而大大提升钻头钻孔的速度，由于冲击锤5处在钻头的中，使得冲击锤5具有导向的作用，提高了钻孔的位置精度；

冲击锤5包括冲击主体15，冲击主体15的内部设置有第三水道17，冲击主体15的上端侧壁设置有出水口18，冲击主体15的下端设置有进水口21，进水口21通过第三水道17和出水口18连通，在未形成水锤效应之前，腔室 9中的水流入进水口21，并通过第三水道17从出水口18流出，对前端的刀具3进行降温，同时水流的冲刷，将钻孔过程中产生的碎屑送出，避免了钻孔堵塞；

进水口21的内部设置有挡板20，挡板20的上端面且靠近第三水道17固定连接有密封垫24，挡板20的中部设置有导流孔22，挡板20的上端边缘设置有第三弹簧23，进水口21的内部侧壁且在挡板20的下方固定连接有第二内环19，未形成水锤效应前，进水口21中的水通过导流孔22流入第三水道 17中，避免因第三弹簧23、挡板20的影响，减小的出水口18的流量，形成水锤效应时，水推动挡板20，使得密封垫24堵住第三水道17，减少水锤效应发生时水的泄漏量，提高冲击锤5的冲击力，进而有效破碎岩石，在冲击结束后，挡板20在第三弹簧23的作用下复位，密封垫24打开第三水道17，再次使得水流经过第三水道17，实现对钻头降温和排出钻孔过程中产生的碎屑。

钻头主体2的上端等角度设置有刀具3，刀具3包括支撑杆26，支撑杆 26的截面为梯形，支撑杆26的上部侧壁固定连接聚晶金刚石复合片27，支撑杆26的下端固定连接有L形卡杆25。

钻头主体2的上端且在L形卡杆25上方设置有固定螺栓4，钻头主体2 的上端侧壁设置有卡槽，且和L形卡杆25配合，固定螺栓4和钻头主体2为螺纹连接，且固定螺栓4下端和L形卡杆25接触，L形卡杆25伸入滑槽中后，通过转动固定螺栓4固定刀具3，固定螺栓4为内六角型螺栓。

冲击主体15的下端侧壁固定连接第一外环14，冲击主体15的中部侧壁固定连接有第二外环16，冲击主体15的侧壁且在第一外环14和第二外环16 之间设置有O形密封圈11，且数量为两个，在冲击锤5工作时，O形密封圈 11以提高冲击锤5和钻头主体2之间的密封性，减少水锤效应发生的水的泄漏量，提高冲击锤5的冲击力度。

腔室9的内壁且在冲击锤5的下方固定连接有第一内环7，腔室9的内部且在第二外环16的上方设置有调节件13，用于调节冲击锤5延伸出的长短。

冲击锤5的下方设置有第一弹簧10，第一弹簧10的一端抵住第一外环 14，第一弹簧10的另一端抵住第一内环7。

第二外环16的上方设置有第二弹簧12，第二弹簧12的一端抵住第二外环16，第二弹簧12的另一端抵住调节件13，在冲击锤5冲击结束后，被压缩的第二弹簧12动作，将冲击锤5复位，同时第一弹簧10缓冲作用于冲击锤5的反作用力。

调节件13为两段式结构，调节件13的上段为六角段29，调节件13的下端为螺纹段28，且螺纹段28和腔室9的内壁螺纹连接，调节件13的中部设置有通孔30，且冲击锤5贯穿调节件13，通过对应的工具卡住六角段29，转动，从而控制调节件13在腔室9中的位置，进而压缩或释放第一弹簧10和第二弹簧12，控制冲击锤5延伸的长度。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种可对钻头进行冷却排屑的金刚石地质钻头，其特征在于，包括连接件(1)，所述连接件(1)的上端设置有钻头主体(2)，所述钻头主体(2)的内部设置有腔室(9)，所述腔室(9)的内部设置有冲击锤(5)，所述冲击锤(5)从钻头主体(2)的上端延伸出，且冲击锤(5)的上端为圆锥形，所述连接件(1)的内部依次设置有第一水道(6)和第二水道(8)，所述第一水道(6)、第二水道(8)的均和腔室(9)连通；

所述冲击锤(5)包括冲击主体(15)，所述冲击主体(15)的内部设置有第三水道(17)，所述冲击主体(15)的上端侧壁设置有出水口(18)，所述冲击主体(15)的下端设置有进水口(21)，所述进水口(21)通过第三水道(17)和出水口(18)连通；

所述进水口(21)的内部设置有挡板(20)，所述挡板(20)的上端面且靠近第三水道(17)固定连接有密封垫(24)，所述挡板(20)的中部设置有导流孔(22)，所述挡板(20)的上端边缘设置有第三弹簧(23)，所述进水口(21)的内部侧壁且在挡板(20)的下方固定连接有第二内环(19)。

2.根据权利要求1所述的一种可对钻头进行冷却排屑的金刚石地质钻头，其特征在于：所述钻头主体(2)的上端等角度设置有刀具(3)，所述刀具(3)包括支撑杆(26)，所述支撑杆(26)的上部侧壁固定连接聚晶金刚石复合片(27)，所述支撑杆(26)的下端固定连接有L形卡杆(25)。

3.根据权利要求2所述的一种可对钻头进行冷却排屑的金刚石地质钻头，其特征在于：所述钻头主体(2)的上端且在L形卡杆(25)上方设置有固定螺栓(4)，所述固定螺栓(4)和钻头主体(2)为螺纹连接，且固定螺栓(4)下端和L形卡杆(25)接触。

4.根据权利要求1所述的一种可对钻头进行冷却排屑的金刚石地质钻头，其特征在于：所述冲击主体(15)的下端侧壁固定连接第一外环(14)，所述冲击主体(15)的中部侧壁固定连接有第二外环(16)，所述冲击主体(15) 的侧壁且在第一外环(14)和第二外环(16)之间设置有O形密封圈(11)，且数量为两个。

5.根据权利要求1所述的一种可对钻头进行冷却排屑的金刚石地质钻头，其特征在于：所述腔室(9)的内壁且在冲击锤(5)的下方固定连接有第一内环(7)，所述腔室(9)的内部且在第二外环(16)的上方设置有调节件(13)。

6.根据权利要求1所述的一种可对钻头进行冷却排屑的金刚石地质钻头，其特征在于：所述冲击锤(5)的下方设置有第一弹簧(10)，所述第一弹簧(10)的一端抵住第一外环(14)，所述第一弹簧(10)的另一端抵住第一内环(7)。

7.根据权利要求5所述的一种可对钻头进行冷却排屑的金刚石地质钻头，其特征在于：所述第二外环(16)的上方设置有第二弹簧(12)，所述第二弹簧(12)的一端抵住第二外环(16)，所述第二弹簧(12)的另一端抵住调节件(13)。

8.根据权利要求5所述的一种可对钻头进行冷却排屑的金刚石地质钻头，其特征在于：所述调节件(13)为两段式结构，所述调节件(13)的上段为六角段(29)，所述调节件(13)的下端为螺纹段(28)，且螺纹段(28)和腔室(9)的内壁螺纹连接，所述调节件(13)的中部设置有通孔(30)，且冲击锤(5)贯穿调节件(13)。

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