一種胎體唇面呈楔形的金剛石鉆頭的制作方法
【專利摘要】一種胎體唇面呈楔形的金剛石鉆頭，包括鉆頭體、胎體唇面、水口，胎體唇面環(huán)繞設(shè)置在鉆頭體上，水口設(shè)置在胎體唇面之間，胎體唇面由扇形塊、胎體楔面、形成孔壁部分和形成巖心部分組成，整個(gè)胎體唇面呈楔形狀。胎體楔面、形成孔壁部分和形成巖心部分均相對(duì)扇形塊傾斜，且胎體楔面相對(duì)扇形塊的上表面傾斜角度、形成孔壁部分相對(duì)扇形塊的外側(cè)表面傾斜角度、形成巖心部分相對(duì)扇形塊的內(nèi)側(cè)表面傾斜角度均為15~40度。該金剛石鉆頭采用楔形胎體唇面，使得鉆進(jìn)時(shí)產(chǎn)生有效預(yù)破碎區(qū)和破碎區(qū)，消除動(dòng)荷載影響，降低破碎巖石過(guò)程的能耗量；適用于復(fù)雜的裂隙條件下破碎堅(jiān)硬和非常堅(jiān)硬的巖石和軟硬互層地層的巖層中鉆進(jìn)，提高鉆進(jìn)速度、增加鉆頭進(jìn)尺。
【專利說(shuō)明】一種胎體唇面呈楔形的金剛石鉆頭

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金剛石鉆頭鉆進(jìn)領(lǐng)域，具體涉及一種胎體唇面呈楔形的金剛石鉆頭。

【背景技術(shù)】
[0002]目前在地質(zhì)勘探破碎堅(jiān)硬和非常堅(jiān)硬巖石鉆進(jìn)中，鉆頭選型一般都采用孕鑲金剛石鉆頭。研究表明，對(duì)金剛石鉆頭影響最大的因素是巖石的性質(zhì)，尤其是巖石的硬度和裂隙度；隨著巖石裂隙度的增加，各類(lèi)型的金剛石鉆頭工作性能均隨之降低。而且，隨著巖石硬度的增加，巖石裂隙對(duì)金剛石鉆頭的性能的影響顯著增加。因?yàn)殂@進(jìn)裂隙巖層時(shí)會(huì)形成大量粗顆粒巖粉，它們不能及時(shí)、迅速地由鉆頭端部排走，就會(huì)使大量粗顆粒巖粉在鉆頭端面重復(fù)破碎，導(dǎo)致胎體和金剛石急劇磨損；大大降低了碎巖效果和機(jī)械鉆速，增加了破碎巖石過(guò)程中的能耗量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有鉆頭在鉆進(jìn)復(fù)雜的裂隙條件下，破碎堅(jiān)硬和非常堅(jiān)硬的巖石時(shí)碎巖效果差，機(jī)械鉆速低以及能耗量高的缺陷，提供一種胎體唇面呈楔形的金剛石鉆頭，提高機(jī)械鉆速，增加鉆頭進(jìn)尺，降低鉆進(jìn)過(guò)程中的能耗量。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
一種胎體唇面呈楔形的金剛石鉆頭，包括鉆頭體、胎體唇面、水口，所述胎體唇面包括若干個(gè)、環(huán)繞設(shè)置在鉆頭體上，所述水口設(shè)置在胎體唇面之間，所述胎體唇面由扇形塊、胎體楔面、形成孔壁部分(外徑)和形成巖心部分(內(nèi)徑)組成，整個(gè)胎體唇面呈楔形狀。
[0005]按上述方案，所述胎體楔面、形成孔壁部分和形成巖心部分均相對(duì)扇形塊傾斜(即胎體楔面相對(duì)扇形塊的上表面傾斜、形成孔壁部分相對(duì)扇形塊的外側(cè)表面傾斜、形成巖心部分相對(duì)扇形塊的內(nèi)側(cè)表面傾斜)。
[0006]按上述方案，所述胎體楔面相對(duì)扇形塊的上表面傾斜角度為15?40度；所述形成孔壁部分相對(duì)扇形塊的外側(cè)表面傾斜角度為15?40度；所述形成巖心部分相對(duì)扇形塊的內(nèi)側(cè)表面傾斜角度為15?40度。
[0007]本發(fā)明的工作原理:采用胎體唇面呈楔形的金剛石鉆頭，鉆頭的扇形塊、胎體楔面、形成孔壁部分和形成巖心部分平穩(wěn)進(jìn)入切削線，消除動(dòng)載荷(振動(dòng))的影響，破碎孔底巖石。同時(shí)，沖洗液到達(dá)鉆頭扇形塊、傾斜角度為15?40度的胎體楔面、形成孔壁部分和形成巖心部分的下面后，進(jìn)入被破碎的巖石中。由于傾斜角度15?40度可以產(chǎn)生水利動(dòng)力學(xué)效應(yīng)，即韌性楔效應(yīng)，可以產(chǎn)生有效預(yù)破碎區(qū)和破碎區(qū)，降低了破碎巖石過(guò)程的能耗量。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:采用楔形胎體唇面，使得鉆進(jìn)時(shí)產(chǎn)生有效預(yù)破碎區(qū)和破碎區(qū)，消除鉆進(jìn)過(guò)程中的動(dòng)荷載的影響，降低破碎巖石過(guò)程的能耗量；適用于復(fù)雜的裂隙條件下破碎堅(jiān)硬和非常堅(jiān)硬的巖石和軟硬互層地層的巖層中鉆進(jìn)，提高鉆進(jìn)速度、增加鉆頭進(jìn)尺、增加鉆頭鉆進(jìn)地層的使用范圍，解決了在該種地層鉆進(jìn)中鉆頭壽命低和鉆進(jìn)鉆速低的問(wèn)題；應(yīng)用性強(qiáng)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明胎體唇面呈楔形的金剛石鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中，1-鉆頭體；2-水口 ；3_扇形塊；4_胎體楔面；5_形成孔壁部分；6_形成巖心部分。

【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0011]參照?qǐng)D1所示，本發(fā)明所述的胎體唇面呈楔形的金剛石鉆頭，包括鉆頭體1、胎體唇面、水口 2，所述胎體唇面包括若干個(gè)、環(huán)繞設(shè)置在鉆頭體I上，所述水口 2設(shè)置在胎體唇面之間，所述胎體唇面由扇形塊3、胎體楔面4、形成孔壁部分5 (外徑)和形成巖心部分6(內(nèi)徑)組成，整個(gè)胎體唇面呈楔形狀。
[0012]所述胎體楔面4、形成孔壁部分5和形成巖心部分6均相對(duì)扇形塊3傾斜(即胎體楔面4相對(duì)扇形塊3的上表面傾斜、形成孔壁部分5相對(duì)扇形塊3的外側(cè)表面傾斜、形成巖心部分6相對(duì)扇形塊3的內(nèi)側(cè)表面傾斜)。
[0013]所述胎體楔面4相對(duì)扇形塊3的上表面傾斜角度為15?40度；所述形成孔壁部分5相對(duì)扇形塊3的外側(cè)表面傾斜角度為15?40度；所述形成巖心部分6相對(duì)扇形塊3的內(nèi)側(cè)表面傾斜角度為15?40度。
[0014]本發(fā)明胎體唇面呈楔形的金剛石鉆頭在地層中工作過(guò)程如下:
鉆頭的鉆頭體I通過(guò)螺紋連接到巖心管上，下到孔底，冷卻鉆頭、排出巖粉的沖洗液，沿著鉆桿柱通過(guò)水口 2流到鉆頭扇形塊3的下面，到達(dá)孔底。鉆進(jìn)裂隙巖石和軟硬互層巖石時(shí)，鉆頭的扇形塊3、胎體楔面4、形成孔壁部分5和形成巖心部分6平穩(wěn)進(jìn)入切削線，消除動(dòng)載荷(振動(dòng))的影響，與孔底巖石相互作用，破碎孔底巖石。同時(shí)，沖洗液到達(dá)鉆頭扇形塊3、傾斜角度為15?40度的胎體楔面4、形成孔壁部分5和形成巖心部分6的下面后，進(jìn)入被破碎的巖石中。由于傾斜角度15?40度可以產(chǎn)生沖洗液的水力動(dòng)力學(xué)效應(yīng)(韌性楔效應(yīng))，可以產(chǎn)生有效預(yù)破碎區(qū)和破碎區(qū)，降低了破碎巖石過(guò)程的能耗量。
[0015]使用這種結(jié)構(gòu)的鉆頭可以在復(fù)雜的裂隙條件下破碎堅(jiān)硬和非常堅(jiān)硬的巖石，進(jìn)行有效鉆探，提聞機(jī)械鉆速，增加鉆頭進(jìn)尺。
[0016]以上所述的僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所作的等效變化，仍屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種胎體唇面呈楔形的金剛石鉆頭，包括鉆頭體(I)、胎體唇面、水口(2)，所述胎體唇面包括若干個(gè)、環(huán)繞設(shè)置在鉆頭體(I)上，所述水口(2)設(shè)置在胎體唇面之間，其特征在于:所述胎體唇面由扇形塊(3)、胎體楔面(4)、形成孔壁部分(5)和形成巖心部分(6)組成，整個(gè)胎體唇面呈楔形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的胎體唇面呈楔形的金剛石鉆頭，其特征在于:所述胎體楔面(4)、形成孔壁部分(5)和形成巖心部分(6)均相對(duì)扇形塊(3)傾斜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的胎體唇面呈楔形的金剛石鉆頭，其特征在于:所述胎體楔面(4)相對(duì)扇形塊(3)的上表面傾斜角度為15?40度；所述形成孔壁部分(5)相對(duì)扇形塊(3)的外側(cè)表面傾斜角度為15?40度；所述形成巖心部分(6)相對(duì)扇形塊(3)的內(nèi)側(cè)表面傾斜角度為15?40度。
【文檔編號(hào)】E21B10/00GK104131783SQ201410405395
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年8月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月18日
【發(fā)明者】V.F.契霍特金, 段隆臣, 龐豐, 湯鳳林 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）