CN1476511A - 钻孔钻头 - Google Patents
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Abstract
提供一种在地层中钻孔的钻孔钻头。该钻孔钻头在使用它钻孔时具有中心纵轴线以及面向孔底的底表面，和包括设置在底表面并处在距中心轴线一选择的径向距离的主流体喷射装置(10)，主流体喷射装置安排成可向孔中喷射主流体射流，在钻孔钻头的横向平面中主流体射流具有一分量，从流体喷射装置指向中心纵轴线。
Description
本发明涉及一种在地层中钻孔的钻孔钻头。通常钻孔钻头根据切削组件紧顶着孔底的旋转动作而工作。在许多较硬的岩石结构层中这种旋转的钻孔钻头的穿透率比较低。在硬岩石结构层中使用根据钻头紧顶着孔底的组合的旋转与锤击动作而工作的冲击钻系统已经获得改进的结果。这种冲击钻头通常具有切削组件(例如比较大的半球形状)，该切削组件主要具有向下的破碎动作。考虑由钻孔钻头产生的其较小尺寸的钻屑，在湿环境中小的切削下的钻屑具有增加的堵塞钻孔钻头和孔的底面的趋势。一旦钻孔钻头的底表面被湿钻屑物块(也称为钻屑球)堵塞，钻削的效率要显著下降。
因此本发明的一个目的就是提供一种具有减少钻屑堵塞底表面趋势的钻孔钻头。
根据本发明提供一种在地层中钻孔的钻孔钻头，该钻孔钻头具有中心纵轴线以及在用该钻孔钻头钻孔过程中面向孔底的底表面，该钻孔钻头包括设置在底表面并且处于距中心纵轴线一选择的径向距离的主流体喷射装置，该主流体喷射装置安排成可向孔内喷射流体的主射流，该主射流在钻孔钻头的横向平面内具有一分量，该分量从流体喷射装置指向中心纵轴。
主流体喷射装置的方向是这样的，即所述主射流的分量指向底表面的中心部分。这样，使最易于堵塞(例如，由于较低的旋转速度)的底表面的中心部分可清除钻屑。
相应地钻孔钻头还包括设置在底表面的并与主要流体喷射装置隔开的辅助流体喷射装置，辅助流体喷射装置安排成可将辅助流体射流喷入孔中，在所述横向平面中辅助射流具有一分量，该分量基本上与流体的主射流的所述分量的方向相反而指向。
这样射流的流动处于交叉流动模式因而确保钻头的底表面的所有部分是充分地被清洁。
还能实现孔底充分清除钻屑。
下面将以举例方式参考附图更详细描述本发明，附图中：
图1示意地表示根据本发明的钻孔钻头实施例的侧视图；
图2示意地表示图1的(在2-2方向看)钻孔钻头的仰视图；
图3示意表示沿图2的3-3线的纵向剖面；以及
图4示意表示根据本发明的另一钻孔钻头的下端部分的纵向剖面。
在图中相同标号表示相同元件。
参照图1和2，该图表示在地层中钻孔(未表示)的冲击钻头1，该钻孔钻头1具有中心纵向轴线2和在用钻孔钻头1钻孔过程中面对孔底的底表面3。把钻孔钻头1连接到钻具组件(未表示)上的连接器4设置在钻孔钻头1的上端，以及许多钻削流体通道在纵向以构成钻孔钻头1的定位表面5a的凹槽5形式延伸。该底表面3设置许多相互隔开的半球形切削组件6。
进一步参照图3，该钻孔钻头1在内部设置流体通道8，该通道8与钻具组件的钻削流体管道(未表示)流体连通，该通道8设置处在距中心纵轴线一径向距离并在底表面3开口的喷嘴10的形式的主要流体喷射装置。该主喷嘴10具有弯曲的流体通道12从而在具有在钻孔钻头1的横向平面中的分量的方向14(图3)上喷射主流体射流13到孔中，从喷嘴10指向中心纵轴线2。
钻孔钻头还设置两个相互隔开的喷嘴18、19形式(图2)的辅助流体喷射装置，该喷嘴设置在距中心纵轴线2一个径向距离并在底表面3处开口。每个辅助喷嘴18、19设置在钻孔钻头的各自流体通道(未表示)中，该流体通道与钻头钻具组件的钻削流体管道流体连通。此外使辅助喷嘴18、19的每一个被指向从而使流体的辅助射流20、21在具有在所述横向平面中有一分量的方向上，在与流体的主射流的所述分量的方向相反的方向上喷射到孔中。
图4中表示带喷嘴22的另一种喷嘴的安排，该喷嘴可以用来代替上面提到的弯曲喷嘴10、18、19。该另一种喷嘴22具有直的流体通道24并设置在弯曲的通道26中，以便在正常使用过程中，在要求的方向(例如方向14)上将流体的射流喷入孔中。
在正常工作过程中，钻孔钻头1借助于连接器4连接到钻头钻具组件的下端并工作在冲击钻削的模式因而钻头绕中心纵轴线2旋转的同时并移动从而在孔底上提供锤击的动作。由于半球形切削组件6的锤击动作对着孔底，所以产生较小尺寸的钻屑。因此，当与单纯依赖旋转动作而没有锤击动作的钻孔钻头相比较时，底表面被湿钻屑堵塞的趋势是增加的。
同时地采用钻孔钻头的旋转与锤击的运动，钻削流体通过钻具组件被泵出并从那里进入各自的流体通道和喷嘴10、18、19。这样主要流体射流13和辅助流体射流20、21从各自的喷嘴10、18、19射入底表面3和孔底之间的空间。由于喷嘴10、18、19的方向的安排，该射流13、18、19以交叉流的模式流动因而射流13流向端表面3的中央，而射流20、21则在端表面的两侧以与射流13相反的方向流动。因而实现了端表面3的中央部分主要由射流13清除钻屑，同时底表面13的外面区域主要由射流20、21清除钻屑。此外，射流13、20、21也起有效清除孔底钻屑的作用。
以图4所示的另一种喷嘴安排的钻孔钻头的正常工作类似于图3所示的钻孔钻头的正常工作。
Claims (6)
1.一种在地层中钻孔的钻孔钻头，该钻孔钻头具有中心纵向轴线和在以该钻孔钻头钻削过程中面对孔底的底表面，该钻孔钻头包括设置在底表面并处在距中心纵向轴线一选择的径向距离的主流体喷射装置，该主流体喷射装置安排成可将流体的主射流射入孔中，主射流具有一个在钻孔钻头的一横向平面中的分量，从流体喷射装置指向中心纵向轴线。
2.按照权利要求1的钻孔钻头，其特征在于所述的钻孔钻头还包括设置在底表面和与主流体喷射装置隔开的辅助流体喷射装置，该辅助流体喷射装置安排成可将流体的辅助射流喷射入孔中，该辅助射流具有在所述横向平面中的分量，基本上指向与流体主射流的所述分量相反的方向。
3.按照权利要求2的钻孔钻头，其中钻孔钻头设置多个相互隔开的所述的辅助流体喷射装置。
4.按照权利要求1-3中任一项的钻孔钻头，其中每个流体喷射装置包括一个流体喷射喷嘴。
5.按照权利要求1-4中任一项的钻孔钻头，其中钻孔钻头是一种在所述底表面设置多个相互隔开的切削元件的冲击钻孔钻头。
6.钻孔钻头基本上如前述参考附图所描述的。
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