CN213391994U - 勘探用加压射流钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种勘探用加压射流钻头。本实用新型包括端部设置有柱塞体的钻杆和设置有容腔的钻头，钻头容腔配合容纳钻杆柱塞体，容腔内还设置弹簧，钻杆体还设置蓄能腔和连接蓄能腔的逻辑阀回路，钻杆能够压缩弹簧形成相对钻头的轴向运动，通过逻辑阀回路实现蓄能腔蓄压，施加多级压力至钻杆压缩弹簧形成相对钻头的轴向运动，分别实现蓄能腔压力通断连接射流孔、钻探过程中自动蓄能储压，自动释放高压射流辅助的强力钻探，在大深度勘探中，液体高压环境下的硬质岩层强力钻探，结构紧凑。

Description

勘探用加压射流钻头

技术领域

本实用新型涉及一种勘探装置，具体是一种勘探用加压射流钻头。

背景技术

地质勘探主要目的是获取地下蕴藏的矿产资源信息，例如煤、石油和天然气等储量，或者获取地质资料，例如岩层构造、水文和地貌等情况。地质勘探中使用最为广泛的手段是钻探，也即通过钻探设备进行钻孔，从而直观的获取地层的剖面情况或者矿产资源蕴藏情况。其中，地质勘探用钻头是钻探设备较为重要的部件，地质勘探时往往深入地下几百米，地质条件相对较好的状况时一般钻头能满足，当遭遇到地质条件比较恶劣，底层存在各种硬质岩层、液体高压时，需要采用特种钻头攻坚，或者采用特种钻头钻探收集硬质岩层供后续分析，目前钻头结构简单，功能单一，钻削能力差，尚无法高效攻克硬质高压岩层的能力。

发明内容

本实用新型为了解决大深度勘探中，硬质岩层钻探困难的问题，发明一种勘探用加压射流钻头。

本发明采取以下技术方案：

勘探用加压射流钻头，包括钻头、钻杆，钻头的底端环形排列设置若干钻齿，还包括弹簧、压盖，钻头底端的环形钻齿中央设置收集腔，若干排列设置的相邻钻齿之间均开有冲击孔，钻头体中设置有连通冲击孔的若干分流孔道，钻头顶端开有圆孔腔，钻杆杆体伸入圆孔腔内并与圆孔腔间隙配合，弹簧设置于由钻杆杆体与圆孔腔之间形成的弹簧腔内，圆孔腔入口内侧壁设置有沉槽，钻杆的杆体设置凸台并与沉槽适配，压盖套接于钻杆杆体凸台的上段扣合钻头防止其从钻杆滑脱，凸台的高度小于压盖扣合钻头形成的沉槽区间高度，钻杆压缩弹簧形成相对钻头的轴向运动，钻杆的杆体内设置蓄能腔，钻杆的杆体内设置连通外部补液至杆体底端的引流道，引流道路径中设置单向补液至弹簧腔的第一单向阀，钻杆的杆体内设置连通杆体底端和所述蓄能腔的蓄压通道，蓄压通道路径中设置单向蓄压至蓄能腔的第二单向阀，所述蓄能腔设置有高压引出口，圆孔腔侧壁设置高压接入孔并连通各个分流通道，通过钻杆相对钻头轴向运动实现高压引出口与高压接入孔的接通/关闭。

蓄能腔设置活塞分割蓄能腔为上气腔和下液腔，上气腔设置充气接口，高压引出口连通下液腔。

各冲击孔射流方向朝向其沿切削方向相邻的钻齿刃口。

钻杆的杆体内设置泄压阀，泄压阀入口连接弹簧腔，泄压阀出口连接通往外部的引流道。

与现有技术相比，本实用新型可以获得以下技术效果：实现了钻探过程中自动蓄能储压，自动释放高压射流辅助的强力钻探，提高钻削效能。

本实用新型实现了在大深度勘探中，液体高压环境下的硬质岩层强力钻探，结构紧凑，钻探和采样效果好，而且环保。

附图说明

图1是本实用新型剖视结构示意图；

图2是本实用新型蓄压状态示意图；

图3是本实用新型加压射流状态示意图；

图4是本实用新型图3A-A剖视图。

其中，1-钻头、2-钻杆、3-活塞、4-压盖、5-螺钉、6-弹簧、7-泄压阀、8-第一单向阀、9-第二单向阀、10-充气接口、101-钻齿、102-收集腔、103-环形通道、104-分流通道、105-主高压通道、106-弹簧腔、107-沉槽、108-高压接入孔、201-高压引出口、202-凸台、203-蓄能腔、204-引流道、205-蓄压通道。

具体实施方式

如图1-2，勘探用加压射流钻头，包括钻头1、钻杆2、弹簧6、压盖4；其中，钻头1的底端环形排列设置若干钻齿101，钻头1底端的环形钻齿中央设置收集腔102，若干排列设置的相邻钻齿101之间均开有冲击孔，钻头体中设置有连通冲击孔的若干分流孔道104，钻头顶端开有圆孔腔，圆孔腔侧壁设置高压接入孔108，高压接入孔108依次通过钻头体内设置的主高压通道105、环形通道103、连接沟通若干分流孔道104。

如图1-4，钻杆2杆体伸入圆孔腔内并与圆孔腔间隙配合，弹簧6设置于由钻杆2杆体与圆孔腔之间形成的弹簧腔106内，钻杆2的杆体内设置蓄能腔203，蓄能腔203内设置活塞3分割为上气腔和下液腔，上气腔设置充气接口10，通过充气接口10充入气体至上汽腔，钻杆2的杆体还设置有沟通下液腔和杆体外的高压引出口201，高压引出口201的设置位靠近高压接入孔108，并能够随着钻杆2在圆孔腔轴向位移而实现高压引出口201和高压接入孔108的接通和断开，钻杆2的杆体内设置连通外部和杆体底端的引流道204，引流道204路径中设置第一单向阀8，可实现由外部单向输入液体介质至弹簧腔106，钻杆2的杆体内设置连通杆体底端和下液腔的蓄压通道205，蓄压通道205路径中设置第二单向阀9，可以实现由弹簧腔106单向输入液体介质至下液腔，钻杆2的杆体内设置泄压阀7，泄压阀7入口连接弹簧腔106，泄压阀7出口连接通往外部的引流道204，实现弹簧腔106压力溢流，圆孔腔入口内侧壁设置有沉槽107，钻杆2的杆体设置凸台202并与沉槽107适配，防止钻杆2和钻头1产生相对旋转位移。

如图3，压盖4套接于钻杆2杆体凸台202的上段，压盖4设置多个螺钉过孔，螺钉5穿过螺钉过孔与钻头1顶端面螺钉孔连接，压盖4扣合钻头1防止其从钻杆滑脱，凸台202的高度小于压盖4扣合钻头1形成的沉槽107区间高度，满足钻杆2压缩弹簧6形成相对钻头1的轴向运动。

工作方式为：

如图1-图4，钻杆2压下压缩弹簧6推顶钻头1作用于钻孔底部的岩层，钻杆2输出旋转动力，凸台202与沉槽107卡绊传递扭矩驱动钻头1旋转，钻齿101切削岩层进行钻探，第一单向阀8入口连通外部液体介质，液体介质优选水，随着钻头1不断的深入钻探，钻杆2保持一定的进给压下力F1，如图1，在此过程中，受到钻杆2和钻头1的轴向相对运动，设置有弹簧6的弹簧腔106容积产生变化，当弹簧6被压缩时，容积变小，第一单向阀8封闭，第二单向阀9打开，弹簧腔106内的液体介质流入下液腔充压，活塞3在蓄能腔203滑动并压缩上气腔气体，弹簧6压缩力释放时，容积变大，第二单向阀9封闭，第一单向阀8打开补液至弹簧腔106，周而复始，蓄能腔203持续蓄能，下液腔充压到高值，弹簧腔106压力过高时，可通过泄压阀7泄出至引流道204；当遭遇硬质岩层时，如图2，钻杆2进一步轴向位移加压至F2, 弹簧6进一步压缩；如图3，钻杆2更进一步轴向位移加压至F3, 弹簧6更进一步压缩，高压引出口201和高压接入孔108的接通，高压液体介质依次通过钻头体内设置的主高压通道105、环形通道103、连接沟通若干分流孔道104，并从若干排列设置的钻齿101间设置若干分流孔道104冲击孔喷射而出，冲击孔射流方向靠近切削进给的钻齿101刃口处，硬质岩层受到射流和钻齿101切削的双重作用更容易破裂，实现了高强度钻探，收集腔102可实现硬质岩层的收集，收集物随钻头提升至地面取出做分析。F1、F2、F3为不同工作状态时外界施加钻杆的压下力，且F1<F2<F3。

Claims (4)

1.勘探用加压射流钻头，包括钻头（1）、钻杆（2），所述钻头（1）的底端环形排列设置若干钻齿（101），其特征在于：还包括弹簧（6）、压盖（4），所述钻头（1）底端的环形钻齿中央设置收集腔（102），若干排列设置的相邻钻齿之间均开有冲击孔，所述钻头中设置有连通所述冲击孔的若干分流孔道（104），所述钻头顶端开有圆孔腔，所述钻杆（2）杆体伸入所述圆孔腔内并与所述圆孔腔间隙配合，所述弹簧（6）设置于由所述钻杆（2）杆体与所述圆孔腔之间形成的弹簧腔（106）内，所述圆孔腔入口内侧壁设置有沉槽（107），所述钻杆（2）的杆体设置凸台（202）并与沉槽（107）适配，所述压盖（4）套接于钻杆（2）杆体凸台（202）的上段扣合钻头（1）防止其从钻杆滑脱，所述凸台（202）的高度小于压盖（4）扣合钻头（1）形成的沉槽（107）区间高度，所述钻杆（2）压缩弹簧（6）形成相对钻头（1）的轴向运动，所述钻杆（2）的杆体内设置蓄能腔（203），所述钻杆（2）的杆体内设置连通外部补液至杆体底端的引流道（204），引流道（204）路径中设置单向补液至弹簧腔（106）的第一单向阀（8），钻杆（2）的杆体内设置连通杆体底端和所述蓄能腔（203）的蓄压通道（205），蓄压通道（205）路径中设置单向蓄压至蓄能腔（203）的第二单向阀（9），所述蓄能腔（203）设置有高压引出口（201），所述圆孔腔侧壁设置高压接入孔（108）并连通各个分流通道（104），通过所述钻杆（2）相对钻头（1）轴向运动实现高压引出口（201）与高压接入孔（108）的接通/关闭。

2.根据权利要求1所述的勘探用加压射流钻头，其特征在于：所述蓄能腔（203）设置活塞（3）分割蓄能腔（203）为上气腔和下液腔，所述上气腔设置充气接口（10），所述高压引出口（201）连通下液腔。

3.根据权利要求1所述的勘探用加压射流钻头，其特征在于：各冲击孔射流方向朝向其沿切削方向相邻的钻齿（101）刃口。

4.根据权利要求1所述的勘探用加压射流钻头，其特征在于：所述钻杆（2）的杆体内设置泄压阀（7），所述泄压阀（7）入口连接弹簧腔（106），所述泄压阀（7）出口连接通往外部的引流道（204）。

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