一種電-燃燒-機(jī)械能綜合破巖鉆頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電-燃燒-機(jī)械能綜合破巖鉆頭，適用于石油天然氣、探礦、建筑基礎(chǔ)施工等工程領(lǐng)域中。
【背景技術(shù)】
[0002]巖石破碎是指將巖石從巖體上分離下來的一個(gè)過程。巖石破碎方法與技術(shù)研宄是礦業(yè)、土木交通、軍事等行業(yè)長期關(guān)心的問題。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，巖石破碎的方法和技術(shù)出現(xiàn)了一些新的發(fā)展趨勢。根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)研，破巖方法可分為機(jī)械能破巖和熱能破巖兩種，其中機(jī)械能破巖主要有機(jī)械式鉆井、常規(guī)爆破法、射彈沖擊法、水電效應(yīng)法、火花放電法、爆破鉆孔法、超聲波法、水射流法；熱能破巖主要有微波法、高頻法、電熱核法、激光法、電熱熔法、等離子體法、高能加速器法、脈沖電子束法、聚焦電子束法、紅外線法、空穴射流鉆、熱沖擊火箭鉆進(jìn)裝置等。
[0003]實(shí)驗(yàn)表明，大多數(shù)巖石強(qiáng)度隨著溫度升高，強(qiáng)度顯著下降。這種熱能機(jī)械能聯(lián)合破巖效率高于單純的機(jī)械破巖或熱能破巖的效率，其鉆進(jìn)速度遠(yuǎn)大于常規(guī)機(jī)械破巖或熱能破巖的鉆速。
[0004]目前，常規(guī)機(jī)械能破巖和熱能破巖結(jié)合的方法還很少，造壁器一般采用燃燒熱能供熱，但是由于燃燒室距離造壁器外壁較遠(yuǎn)，造壁器溫度不高且溫度控制不穩(wěn)定，造壁效果不理想；如果將機(jī)械能、熱能和電能結(jié)合起來，通過燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)釟饬鲗@頭下方巖石的強(qiáng)度顯著降低，甚至發(fā)生巖爆，再通過旋轉(zhuǎn)的切削齒破壞強(qiáng)度較低的巖石，迅速形成井目艮，然后利用電熱器將造壁器加熱到巖石熔點(diǎn)以上的高溫，造壁器緊貼著井壁，將井壁陶瓷化，可以解決深井、硬地層鉆速慢以及造壁效果不理想的問題，為鉆硬地層、復(fù)雜地層提供了一個(gè)有效方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種電-燃燒-機(jī)械能綜合破巖鉆頭，本發(fā)明將熱能和機(jī)械結(jié)合破巖，同時(shí)通過電能為造壁器提供熱源進(jìn)行造壁，造壁器外壁溫度均勻且溫度可控，熱量損耗小，造壁效果好，鉆井效率高。
[0006]為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種電-燃燒-機(jī)械能綜合破巖鉆頭，包括螺紋接頭、造壁器、控制器、噴注器、電發(fā)熱器、電纜和導(dǎo)熱元件；所述的螺紋接頭的下端與造壁器連接，螺紋接頭內(nèi)設(shè)有環(huán)形孔和中心孔，造壁器內(nèi)設(shè)有環(huán)形槽和燃燒室，所述的中心孔和燃燒室連通，燃燒室的出口設(shè)在造壁器的底面，中心孔內(nèi)鉆頭前進(jìn)方向上依次設(shè)有控制器和噴注器，所述的控制器為單向閥和電子點(diǎn)火裝置，環(huán)形孔和噴注器之間設(shè)有通氣通道，環(huán)形槽設(shè)在燃燒室和造壁器外壁之間，環(huán)形槽內(nèi)設(shè)有電發(fā)熱器和導(dǎo)熱元件，導(dǎo)熱元件與電發(fā)熱器接觸，電纜穿過環(huán)形孔與電發(fā)熱器連接，造壁器底端設(shè)有切削齒。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的切削齒為4-8組均勻分布的梯形塊，梯形塊之間設(shè)有切削排肩槽。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的造壁器上端的外徑大于切削齒外端所形成圓的直徑，造壁器下端面的外徑等于切削齒外端所形成圓的直徑。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述造壁器外壁上均勻的設(shè)有2-8組造壁排肩槽。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的導(dǎo)熱元件為多層石墨塊。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的石墨塊在豎直方向上呈凹凸型，每個(gè)石墨塊與上下兩層相鄰的石墨塊通過凹槽和凸起部分配合。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電發(fā)熱器頂部設(shè)有絕緣體，電纜穿過絕緣體與電發(fā)熱器連接。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
1.造壁器內(nèi)設(shè)有環(huán)形槽，環(huán)形槽設(shè)在燃燒室和造壁器外壁之間，環(huán)形槽內(nèi)設(shè)有電發(fā)熱器和導(dǎo)熱元件，電纜穿過環(huán)形孔與電發(fā)熱器連接，電發(fā)熱器產(chǎn)生熱量并通過導(dǎo)熱元件均勻的傳遞到造壁器的外壁上。利用電加熱器產(chǎn)生的熱能對造壁器加熱，比起利用燃燒的加熱方式，造壁器的外壁溫度更高，溫度均勻且可控，熱量損耗小，造壁效果好，鉆井效率高。
[0014]2.采用石墨塊進(jìn)行導(dǎo)熱，導(dǎo)熱效果好，凹凸型配合方式耐擠壓，防止了石墨塊之間的松脫。
[0015]3.將火焰熱能破巖方法和機(jī)械破巖方法相結(jié)合，顯著提高破巖效率，大幅度提高機(jī)械鉆速，縮短建井周期，從而降低鉆探成本。造壁器使井壁陶瓷化能有效保護(hù)儲(chǔ)層；造壁器使井壁陶瓷化，進(jìn)行老井眼側(cè)鉆挖潛等側(cè)鉆水平井不必考慮管線立體交叉，套管強(qiáng)度損壞等問題；造壁器使井壁陶瓷化，可用于地下管線的鋪設(shè)、古建筑物地基的加固和采石場邊坡坍塌的治理；造壁器使井壁陶瓷化，可用于超深井鉆探更適合12000米上述的超深井鉆探，開采地下上千度高品位熱能資源。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是圖1中A-A的剖視圖。
[0018]圖3是圖1中B-B的剖視圖。
[0019]圖中:1-螺紋接頭；2-電纜；3-絕緣體；4-電發(fā)熱器；5-石墨塊；6-控制器；7-噴注器；8_燃燒室；9_造壁器；10-切削齒；11-切削排肩槽；12-造壁排肩槽。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步闡述。
[0021]如圖1至圖3所示，一種電-燃燒-機(jī)械能綜合破巖鉆頭，包括螺紋接頭1、造壁器9、控制器6、噴注器7、電發(fā)熱器4、電纜2、絕緣體3和導(dǎo)熱元件。
[0022]如圖1至圖3所示，所述的螺紋接頭I的下端通過螺紋與造壁器9連接(造壁器9套在螺紋接頭I上)，螺紋接頭I內(nèi)設(shè)有環(huán)形孔和中心孔(均為通孔)，造壁器9內(nèi)設(shè)有環(huán)形槽和燃燒室(燃燒室為中心通孔)，所述的中心孔和燃燒室連通，燃燒室的出口設(shè)在造壁器9的底面，中心孔內(nèi)鉆頭前進(jìn)方向上依次設(shè)有控制器6和噴注器7(噴注器7的出口與燃燒室連通)，所述控制器6包括箭型單向閥和電子點(diǎn)火裝置，環(huán)形孔和噴注器7之間設(shè)有通氣通道(一個(gè)或數(shù)個(gè))，環(huán)形槽設(shè)在燃燒室和造壁器外壁之間，環(huán)形槽內(nèi)設(shè)有電發(fā)熱器4和導(dǎo)熱元件，導(dǎo)熱元件與電發(fā)熱器4接觸，導(dǎo)熱元件位于環(huán)形槽底部與電