CN112227953A - 碎岩钻头及碎岩钻机 - Google Patents

Abstract

一种碎岩钻头及碎岩钻机，涉及钻井设备技术领域。该碎岩钻头包括支座和电极组件，电极组件连接于支座，电极组件包括相互套设且位于支座同一侧的第二环形电极和第一环形电极，第二环形电极通入的电压值大于第一环形电极通入的电压值，且第二环形电极和第一环形电极之间绝缘连接，支座上还设有用于供入电解液的液体通道。该碎岩钻头及碎岩钻机能够改善碎岩效果。

Description

碎岩钻头及碎岩钻机

技术领域

本发明涉及钻井设备技术领域，具体而言，涉及一种碎岩钻头及碎岩钻机。

背景技术

在矿产勘探和开发过程中，要求按照地质设计的地层层位和深度，开展钻进工作，因此，为了直观地研究地下构造和岩石沉积环境，了解其中的流体性质等，通常向井内送入取芯工具，钻取出岩石样品，以测定岩石的各种性质。

目前常用的取芯工具为取芯钻机，现有技术中的取芯钻机通常是通过旋转钻进法进行钻井取芯。也就是利用钻头的机械旋转，对岩石进行钻凿，使岩石产生冲击破坏，从而取出破碎的岩石，用于预测地质情况。然而，现有的这种机械旋钻的方式，其碎岩效果不佳，从而导致影响了施工效率，并延长了施工工期。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碎岩钻头及碎岩钻机，该碎岩钻头及碎岩钻机能够改善碎岩效果。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明的一方面，提供一种碎岩钻头，该碎岩钻头包括支座和电极组件，所述电极组件连接于所述支座，所述电极组件包括相互套设且位于所述支座同一侧的第二环形电极和第一环形电极，所述第二环形电极通入的电压值大于所述第一环形电极通入的电压值，且所述第二环形电极和所述第一环形电极之间绝缘连接，所述支座上还设有用于供入电解液的液体通道。该碎岩钻头及碎岩钻机能够改善碎岩效果。

可选地，所述第二环形电极套设于所述第一环形电极内。

可选地，所述第二环形电极与所述第一环形电极呈同心设置。

可选地，所述支座包括第一环形件、第二环形件以及连接于所述第一环形件和所述第二环形件之间的绝缘件，所述第二环形件套设于所述第一环形件内，所述第一环形电极与所述第一环形件连接，所述第二环形电极与所述第二环形件连接。

可选地，所述第二环形电极包括多个第二电极，多个所述第二电极呈环形排布于所述支座上。

可选地，所述第一环形电极包括多个第一电极，多个所述第一电极呈环形排布于所述支座上，所述第二电极通入的电压值大于所述第一电极通入的电压值。

可选地，所述电极组件还包括第一延伸件，所述第一延伸件自所述第二环形电极远离所述支座的一端朝向所述第一环形电极的方向延伸设置。

可选地，所述电极组件还包括第二延伸件，所述第二延伸件自所述第一环形电极远离所述支座的一端朝向所述第二环形电极的方向延伸设置。

可选地，所述碎岩钻头还包括连接件，所述支座上对应所述连接件开设有连接孔，所述连接件通过所述连接孔用于与碎岩钻机的钻杆连接。

本发明的另一方面，提供一种碎岩钻机，该碎岩钻机包括上述的碎岩钻头。该碎岩钻机能够改善碎岩效果。

本发明的有益效果包括：

本申请提供了一种碎岩钻头，该碎岩钻头包括支座和电极组件，电极组件连接于支座，电极组件包括相互套设且位于支座同一侧的第二环形电极和第一环形电极，第二环形电极通入的电压值大于第一环形电极通入的电压值，且第二环形电极和第一环形电极之间绝缘连接，支座上还设有用于供入电解液的液体通道。这样一来，在使用时，本申请可以将碎岩钻头伸入至需要碎岩的孔槽内，然后通过液体通道向孔槽内通入电解液，从而使得电解液充满第二环形电极和第一环形电极之间的间隙处，该间隙处的电解液发生解离和碰撞电离变为等离子态从而形成等离子通道。在瞬间高温加热作用下，等离子通道内压力急剧升高，从而使等离子体通道膨胀并击穿岩石，使周围的岩石碎裂。破碎的岩石砂砾通过碎岩钻头和孔槽之间的间隙在电解液的压力作用下被排出以运移到地面。如此一来，本申请便可以进一步提高碎岩效果，从而提高施工效率，缩短了工期。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的碎岩钻头的结构示意图之一；

图2为本发明实施例提供的碎岩钻头的结构示意图之二；

图3为本发明实施例提供的碎岩钻头的结构示意图之三；

图4为本发明实施例提供的第一环形电极组与支座的安装图之一；

图5为本发明实施例提供的第一环形电极组与支座的安装图之二；

图6为本发明实施例提供的第二环形电极组与支座的安装图之一；

图7为本发明实施例提供的第二环形电极组与支座的安装图之二。

图标：10-支座；11-液体通道；12-第一环形件；13-第二环形件；14-绝缘件；15-连接孔；21-第二环形电极；211-第二电极；22-第一环形电极；221-第一电极；30-第一延伸件；40-第二延伸件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参照图1至图3，本实施例提供一种碎岩钻头，该碎岩钻头包括支座10和电极组件，电极组件连接于支座10，电极组件包括相互套设且位于支座10同一侧的第二环形电极21和第一环形电极22，且第二环形电极21和第一环形电极22之间绝缘连接，支座10上还设有用于供入电解液的液体通道11。

需要说明的是，上述支座10是为了便于碎岩钻头和碎岩钻杆固定的，同时也是为了便于固定上述的电极组件，使得电极组件能通过支座10与碎岩钻杆连接。可选地，上述支座10可采用绝缘材质制成。

电极组件整体连接于支座10上，且该电极组件包括相互套设的第二环形电极21和第一环形电极22，且该第二环形电极21和第一环形电极22分别位于支座10的同一侧。需要注意的是，该第二环形电极21和第一环形电极22之间应当是绝缘连接的，从而以避免第二环形电极21和第一环形电极22靠近支座10的一端发生放电，从而影响第二环形电极21和第一环形电极22的正常尖端放电。

示例地，为了使得第二环形电极21和第一环形电极22之间实现绝缘连接。可选地，在一种实施例中，第二环形电极21和第一环形电极22之间可以设置有绝缘部件。在另一种实施例中，也可以采用绝缘材料制成的支座10。

另外，需要说明的是，在本实施例中，第二环形电极21的电压值大于第一环形电极22的电压值，其中，第一环形电极22接地。可选地，第二环形电极21通入高压电，第一环形电极22通入低压电。具体的通入方式本申请不做限制，例如，可以在支座10内对应设有高压线缆通道和低压电缆通道，从而通过高压线缆给第二环形电极21通高压电，通过低压线缆给第一环形电极22通低压电；或者，也可以直接将高压线缆和第二环形电极21电连接，将低压线缆和第一环形电极22电连接。本申请对通电的方式不做限制，只要能使得第二环形电极21通入高压电，而第一环形电极22通入低压电即可。

可选地，第二环形电极21的电压值大于60KV，第一环形电极22的电压值小于60KV；或者，第二环形电极21的电压值大于100KV，第一环形电极22的电压值小于100KV。在本实施例中，优选第二环形电极21的电压值大于100KV，第一环形电极22的电压值小于100KV。

另外，支座10上还开设有液体通道11，该液体通道11用于供电解液通过。该电解液用于在碎岩钻头工作时为碎岩钻头提供电解液，以防止第二环形电极21和第一环形电极22击穿空气从而不能够在岩石中形成等离子通道，同时，使破碎的岩石依靠电解液的水压排出。

综上所述，本申请提供了一种碎岩钻头，该碎岩钻头包括支座10和电极组件，电极组件连接于支座10，电极组件包括相互套设且位于支座10同一侧的第二环形电极21和第一环形电极22，第二环形电极21通入的电压值大于第一环形电极22通入的电压值，且第二环形电极21和第一环形电极22之间绝缘连接，支座10上还设有用于供入电解液的液体通道11。这样一来，在使用时，本申请可以将碎岩钻头伸入至需要碎岩的孔槽内，然后通过液体通道11向孔槽内通入电解液，从而使得电解液充满第二环形电极21和第一环形电极22之间的间隙处，该间隙处的电解液发生解离和碰撞电离变为等离子态从而形成等离子通道。在瞬间高温加热作用下，等离子通道内压力急剧升高，从而使等离子体通道膨胀并击穿岩石，使周围的岩石碎裂。破碎的岩石砂砾通过碎岩钻头和孔槽之间的间隙在电解液的压力作用下被排出以运移到地面。如此一来，本申请便可以进一步提高碎岩效果，从而提高施工效率，缩短了工期。

可选地，为了防止高压电发生伤人等危险，在本实施例中，第二环形电极21套设于第一环形电极22内。当然，第二环形电极21套设于第一环形电极22内并非是对本申请的限制，在保证安全作业的情况下，第一环形电极22也可以套设于第二环形电极21内。

为进一步提高碎岩的效果，在本实施例中，上述第二环形电极21与第一环形电极22呈同心设置。

另外，示例地，在本实施例中，上述支座10包括第一环形件12、第二环形件13以及连接于第一环形件12和第二环形件13之间的绝缘件14，第二环形件13套设于第一环形件12内，第一环形电极22与第一环形件12连接，第二环形电极21与第二环形件13连接。这样，第一环形件12和第二环形件13便可以在绝缘件14的作用下进行绝缘。示例地，绝缘件14可以为环形的绝缘件14。

需要说明的是，当第一环形电极22与第一环形件12连接，第二环形电极21与第二环形件13连接时，对应地，高压线缆可以穿设于第二环形件13内，低压线缆可以穿设于第一环形件12内。

请结合参照图6和图7，示例地，在本实施例中，上述第二环形电极21可以为一个呈环形的电极。也可以为，第二环形电极21包括多个第二电极211，多个第二电极211呈环形排布于支座10上，这样的话，多个第二电极211共同组成第二环形电极21。

请结合参照图4和图5，示例地，在本实施例中，上述第一环形电极22可以为一个呈环形的电极。也可以为，第一环形电极22包括多个第一电极221，多个第一电极221呈环形排布于支座10上，第二电极211通入的电压值大于第一电极221通入的电压值。

当然，第一环形电极22还可以包括环形座，多个第一电极221均布于环形座上，从而通过环形座将多个第一电极221可拆卸连接于支座10上。同理，第二环形电极21也可以设置环形座，以使得通过环形座将多个第二电极211可拆卸连接于支座10上，从而实现拆卸的便利性。

可选地，在本实施例中，上述第二电极211和第一电极221的数量相同，且呈交错设置。

另外，在本实施例中，上述的第一电极221可以和第一环形件12呈一体设置，也可以是焊接或者可拆卸连接于第一环形件12上的；第二电极211可以是和第二环形件13呈一体设置的，也可以是焊接或者可拆卸连接于第二环形件13上的。在本实施例，为了便于拆卸，可选择可拆卸连接的方式固定。

还有，为了便于碎岩，第一电极221和第二电极211的长度应当根据孔槽的深度而定，以防止碎岩不到位。

在本实施例中，为了使得碎岩的效果更佳，可选地，电极组件还包括第一延伸件30，第一延伸件30自第二环形电极21远离支座10的一端朝向第一环形电极22的方向延伸设置。

为了进一步地使得碎岩效果更佳，可选地，电极组件还包括第二延伸件40，第二延伸件40自第一环形电极22远离支座10的一端朝向第二环形电极21的方向延伸设置。

可选地，碎岩钻头还包括连接件，支座10上对应连接件开设有连接孔15，连接件通过连接孔15用于与碎岩钻机的钻杆连接，从而实现碎岩钻头和碎岩钻杆的可拆卸连接。

本实施例还提供了一种碎岩钻机，该碎岩钻机包括上述的碎岩钻头，该碎岩钻机能够改善碎岩效果。由于上述的碎岩钻头的结构及其有益效果均已在前文做了详细阐述，故在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的可选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

Claims (10)

1.一种碎岩钻头，其特征在于，包括支座和电极组件，所述电极组件连接于所述支座，所述电极组件包括相互套设且位于所述支座同一侧的第二环形电极和第一环形电极，所述第二环形电极通入的电压值大于所述第一环形电极通入的电压值，且所述第二环形电极和所述第一环形电极之间绝缘连接，所述支座上还设有用于供入电解液的液体通道。

2.根据权利要求1所述的碎岩钻头，其特征在于，所述第二环形电极套设于所述第一环形电极内。

3.根据权利要求2所述的碎岩钻头，其特征在于，所述第二环形电极与所述第一环形电极呈同心设置。

4.根据权利要求2所述的碎岩钻头，其特征在于，所述支座包括第一环形件、第二环形件以及连接于所述第一环形件和所述第二环形件之间的绝缘件，所述第二环形件套设于所述第一环形件内，所述第一环形电极与所述第一环形件连接，所述第二环形电极与所述第二环形件连接。

5.根据权利要求1所述的碎岩钻头，其特征在于，所述第二环形电极包括多个第二电极，多个所述第二电极呈环形排布于所述支座上。

6.根据权利要求5所述的碎岩钻头，其特征在于，所述第一环形电极包括多个第一电极，多个所述第一电极呈环形排布于所述支座上，所述第二电极通入的电压值大于所述第一电极通入的电压值。

7.根据权利要求2所述的碎岩钻头，其特征在于，所述电极组件还包括第一延伸件，所述第一延伸件自所述第二环形电极远离所述支座的一端朝向所述第一环形电极的方向延伸设置。

8.根据权利要求7所述的碎岩钻头，其特征在于，所述电极组件还包括第二延伸件，所述第二延伸件自所述第一环形电极远离所述支座的一端朝向所述第二环形电极的方向延伸设置。

9.根据权利要求1所述的碎岩钻头，其特征在于，所述碎岩钻头还包括连接件，所述支座上对应所述连接件开设有连接孔，所述连接件通过所述连接孔用于与碎岩钻机的钻杆连接。

10.一种碎岩钻机，其特征在于，包括权利要求1至9中任意一项所述的碎岩钻头。

Images