用于硬质岩石钻孔的冲击凿岩钻头制造技术

本发明专利技术涉及用于硬质岩石钻孔的冲击凿岩钻头。一种用于硬质岩石钻孔的冲击凿岩钻头具有头部(100)和柄部(101)，其中多个冲洗槽(107)从前面(103)径向向外并轴向向后延伸。所述冲洗槽被构造用以优化夹带在冲洗流体中的岩石颗粒和细屑的轴向向后流。特别地，每个槽相对于所述钻头的纵向轴线(102)大体上成凸形，并且从第一槽端部到第二槽端部相对于所述轴线连续地下倾。轴线连续地下倾。轴线连续地下倾。

【技术实现步骤摘要】
用于硬质岩石钻孔的冲击凿岩钻头
[0001]本申请是申请号为201480070830.X、申请日为2014年12月15日、标题为“具有冲洗槽的冲击凿岩钻头”的中国申请的分案申请。


[0002]本专利技术涉及一种用于硬质岩石钻孔的冲击凿岩钻头，并且特别地但非排它地涉及一种具有带有多个冲洗槽的头部的钻头，所述多个冲洗槽通过它们相对于钻头的轴线的定位而得到优化，其显著地促进轴向向后冲洗从岩面切割下来的碎片和细屑。

技术介绍

[0003]冲击钻头在硬质岩石中钻较浅孔和产生深钻孔方面都有广泛的应用。在后一种应用中，典型地使用钻柱，其中随着钻孔深度的增加，经由螺纹接头将多个钻杆头尾联接。地面机器可操作用来将组合的冲击和旋转驱动运动传递到钻柱的上端，而定位在下端处的钻头可操作用来破碎岩石和形成钻孔。WO2006/033606公开了一种典型的钻头，其包括安装有多个坚硬的切割刀片的钻头头部，这些刀片通常被称为球齿。这些球齿包括硬质合金基材料，用以提高钻头的使用寿命。
[0004]流体典型地流经钻柱并经由钻头头部的一些孔口而在钻孔的底部处离开，从而将来自钻孔区域的钻屑冲刷走，以通过钻柱的外侧周围的钻孔向后输送。冲击钻头进一步的示例被公开在DE3519592、US3,388,756、GB692,373、RU2019674、US2002/0153174、US3,357,507、US2008/0087473、WO2009/067073和WO2013/068262中。
[0005]通常，多个冲洗槽凹进到钻头中，以允许碎裂材料经由冲洗流体从钻头向后输送。US5,794,728公开了具有多个流体通路的冲击凿岩钻头，流体通路从钻头的中心钻孔延伸，以在前面处的冲洗槽处浮现。然而，常规的钻头由于许多原因是不利的。特别地，常规的冲洗槽并未优化用以促进流体从前面轴向向后流动，并且这降低了相应的钻凿性能和特别是钻头的穿进速率。此外，对于冲洗流体通路的轴向最前部分，由于接触岩石而被损坏不是不寻常的，而由于接触岩石而被损坏减少输送到前面的流体并且也减少向后冲洗从岩面上切割下来的细屑和碎片材料的效率。因此，需要解决上述问题的钻头。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一个目的是提供一种用于硬质岩石钻孔的冲击凿岩钻头，其优化钻进效率并且特别地提供提高的钻凿穿进速率。另一具体目的是提供一种钻头，其有效地优化轴向向后冲洗从岩面上切割下来的岩石碎片和细屑。本专利技术的另一个具体目的是，尽可能减少由于在切割期间接触岩面对流体冲洗通路的损害。
[0007]这些目的通过提供这样的钻头来实现，该钻头具有冲洗槽，冲洗槽从钻头的中心轴线径向向外延伸且从钻头轴向地向后延伸到钻头柄部，冲洗槽具有优化的流体流动路径长度。优化由于槽内的流体流动路径长度(从头部的轴向最前区域到在柄部的区域处的头部的径向外周界)没有突脊或尖锐的角过渡部而实现，突脊或尖锐的角过渡部否则会影响
流体流动，且因此降低切割下来的碎片和细屑(其被夹带在冲洗流体中)通过槽轴向向后流动的效率。此外，经由通路在冲洗槽内出现的位置，本专利技术的钻头被优化用以保护流体流动通路的轴向最前区域免受岩面损坏。即，限定冲洗通路的出口孔(在前面附近)的环形前边缘定位在每个相应的冲洗槽的槽底区域处，使得该孔口边缘被定位为从前面轴向向后，并且因此在切割期间远离岩面，以避免与岩石摩擦接触过程中的损坏。因此，通路的出口孔的形状轮廓在长时间使用之后被保留下来。因此，由通路输送的流体的预期流动通路保持不受钻头的使用的影响，特别是不受前面上的损坏或磨损的影响。
[0008]有利地是，冲洗槽具有流体流动路径，该流体流动路径大体上相对于钻头的轴线成凸形，并且其远离前面(相对于轴线)连续地向后倾斜，以促进轴向向后流。因此，本专利技术的冲洗槽在流体流动长度内没有任何区域可以被视为垂直于轴线，这否则会使流体流径向向外偏转。对现有的钻头构造来说，这样的布置结构是常见的，且其具有通过当颗粒和细屑从轴线径向向外且从钻头表面轴向向后行进时对颗粒和细屑提供障碍而中断轴向向后流体流的效果。
[0009]根据本专利技术的第一个方面，提供一种用于硬质岩石钻孔的冲击凿岩钻头包括：头部，所述头部设置在伸长的柄部的一端处，所述柄部具有从所述柄部的一端朝向所述头部轴向延伸的内部钻孔；所述头部具有前面和多个轴颈段，所述多个轴颈段绕所述钻头的纵向轴线周向隔开且定位在所述前面的周界处，所述前面大体上是圆顶形的；设置在所述前面上的多个前切割球齿和设置在所述轴颈段上的多个保径切割球齿；多个冲洗槽，所述多个冲洗槽在所述前面处沿从所述轴线径向向外的方向延伸并且在轴向向后的方向上继续，以限定并周向地分隔所述轴颈段，所述冲洗槽中的每个槽终止在所述柄部的附近处；至少一个流体通路，所述流体通路被连接到所述钻孔且在所述冲洗槽中的至少一个冲洗槽内在所述前面的附近作为孔口浮现，所述孔口在所述至少一个槽内从所述前面轴向凹进；以及多个通道，所述多个通道在所述轴颈段中对应的轴颈段的外周界内轴向向后延伸，并终止在所述柄部的附近处；其特征在于：所述通道中的每一个通道在径向方向上的深度小于所述冲洗槽中的每一个槽在径向方向上的深度；所述冲洗槽中的每一个冲洗槽的流动路径长度大体上在从所述前面到所述柄部的方向上相对于所述钻头的所述轴线成凸形；并且所述流动路径长度被对准为从所述孔口的区域朝向所述柄部连续地轴向向后延伸，使得所述流动路径长度的任何部分都不垂直于所述钻头的所述轴线对准，以便提供用于流体从所述孔口朝向所述柄部流动的且在所述轴颈段之间的不受阻碍的轴向向后流动路径。
[0010]本专利技术与现有的钻头相反，现有的钻头通常包括突脊、台肩或相对尖锐的角过渡部，其垂直于每个槽的伸长主体长度对准且被定位在大致径向延伸的前面与大致轴向延伸的头部的向后区域之间的过渡部处。因此，本专利技术有利于允许冲洗流体内的进入的岩石颗粒不受阻碍的轴向向后流。特别地，并且优选地是，每个槽包括大体上定位在前面处的第一区域和大体上定位在每个轴颈段之间的第二区域，其中，第一和第二区域之间的过渡部是无缝的，并且没有垂直于每个槽的流体流动路径对准的任何突脊或边缘。头部的轴向向前区域和头部的轴向向后区域之间的过渡区域已根据本专利技术被优化，以具有引导或汇集流体轴向向后的效果并且不引导流体径向向外流动。因此，冲洗流体被保留在每个槽内，并且这提供了切割下来的岩石碎块的轴向向后运输的优化，这则增加了钻头的穿进速度，并且对于给定的深度，钻凿总时间因此而减少。
[0011]优选地，每个槽轴向向前延伸超过每个孔口。这样的布置结构有利于捕捉在钻头的最前区域处的切割下来的岩石颗粒。
[0012]优选地，在所述孔口的轴向前方且轴向后方的所述第一区域中的所述冲洗槽中的每个槽的所述流动路径长度的对准角度基本上相同。每个槽在孔口的区域处的相对定位提供不受阻碍的流体流和高效的从槽的第一(轴向向前)端到第二(轴向向后)端的岩石颗粒的运输。本专利技术的槽被构造用以为流体流提供最小的破坏以及因此槽的区域处的岩石颗粒的不希望的
‘
聚集
’
或堆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冲击凿岩钻头，包括：头部，所述头部设置在伸长的柄部的一端处，所述柄部具有从所述柄部的一端朝向所述头部轴向延伸的内部钻孔；所述头部具有前面和多个轴颈段，所述多个轴颈段绕所述钻头的纵向轴线周向隔开且定位在所述前面的周界边缘处，所述前面是圆顶形的并且具有顶点区域，该顶点区域形成所述前面的沿所述纵向轴线的轴向最前区域，并且所述前面包含所述轴颈段的向前面向的表面，该向前面向的表面从所述顶点区域到所述周界边缘轴向向后连续地成锥形，所述周界边缘形成所述头部的最大外径；设置在所述前面上的多个前切割球齿和设置在所述多个轴颈段上的多个保径切割球齿；多个冲洗槽，所述多个冲洗槽在所述前面处沿从所述纵向轴线径向向外的方向延伸并且沿轴向向后的方向继续，以限定并周向地分隔所述多个轴颈段，所述多个冲洗槽中的每个冲洗槽终止在所述柄部的附近处，其中每个冲洗槽凹进到所述头部中，使得每个冲洗槽的槽底区域从所述前面轴向向后凹进；以及至少一个流体通路，所述流体通路被连接到所述钻孔且在所述多个冲洗槽中的至少一个冲洗槽内在所述前面的附近作为孔口浮现，所述孔口在所述至少一个冲洗槽内从所述前面轴向向后凹进，其中，所述多个冲洗槽中的每一个冲洗槽的流动路径长度在从所述前面到所述柄部的方向上相对于所述钻头的所述纵向轴线成大致凸形，所述流动路径长度被对准为从所述孔口的区域朝向所述柄部连续地轴向向后延伸，使得所述流动路径长度的任何部分都不垂直于所述钻头的所述纵向轴线对准，以便提供用于流体从所述孔口朝向所述柄部流动的且在所述多个轴颈段之间流动的不受阻碍的轴向向后的流动路径，其中，所述多个冲洗槽中的每个冲洗槽的所述流体流动路径长度包括大致定位在所述前面处的第一区域、大致定位在所述多个轴颈段中的每个轴颈段之间的第二区域和弯曲的中间区域，其中，所述流体流动路径长度在所述第一区域、所述第二区域和所述中间区域处是无缝的并且没有任何垂直于所述多个冲洗槽中的每个冲洗槽的所述流体流动路径对准的突脊或边缘，并且所述冲洗槽的槽底在所述弯曲的中间区域上延伸，使得从所述第一区域到所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚斯，
申请(专利权)人：山特维克知识产权股份有限公司，
类型：发明
国别省市：