[發(fā)明專利]一種地質(zhì)勘探用的反循環(huán)鉆機(jī)及其動(dòng)力頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210515929.9
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN102979454A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮林;苑占武;任幸旺;閆素偉
• 申請（專利權(quán)）人: 張家口市宣化正遠(yuǎn)鉆采機(jī)械有限公司
• 主分類號: E21B3/02
• 分類號: E21B3/02
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 魏曉波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地質(zhì)勘探技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于反循環(huán)鉆機(jī)的動(dòng)力頭。本發(fā)明還涉及一種具有上述動(dòng)力頭的反循環(huán)鉆機(jī)。

背景技術(shù)

在地質(zhì)勘探中，動(dòng)力頭是鉆機(jī)的重要部件，其主要作用為驅(qū)動(dòng)鉆桿旋轉(zhuǎn)、將扭矩通過鉆桿輸送至鉆頭，以達(dá)到破石鉆進(jìn)的目的。

現(xiàn)有的勘探用鉆機(jī)主要為巖心鉆機(jī)，利用管狀鉆頭的回轉(zhuǎn)作用切削、磨碎巖石，并不斷向深部鉆進(jìn)以提取巖心，由于現(xiàn)有的巖心鉆機(jī)主要利用磨碎的工藝進(jìn)行鉆采，其耗費(fèi)的時(shí)間較長，效率低下，不能滿足工期的要求。

而沖擊反循環(huán)鉆機(jī)具有沖擊作用，利用沖擊鉆頭（即鉆具）對巖石進(jìn)行較高頻率的沖擊，從而將巖石破碎，然后利用反循環(huán)排渣的方式及時(shí)將破碎的巖屑排出孔外。且動(dòng)力頭沿專用軌道進(jìn)行提升和下降，故其起鉆和下鉆均比較方便，大大縮短了輔助時(shí)間，能夠有效提高鉆采的效率。

但是，現(xiàn)有的反循環(huán)鉆機(jī)以水井鉆機(jī)為主，其工作方式為將泥漿從鉆桿和鉆孔之間打入，然后從鉆桿內(nèi)部抽出，該種鉆機(jī)由于在泥漿鉆進(jìn)時(shí)，密封圈會不斷磨損，如不及時(shí)更換，泥漿就會滲漏進(jìn)入軸承腔以及箱體中，影響軸承以及齒輪的使用壽命。更重要的是，在鉆進(jìn)的過程中，巖屑會隨同泥漿一起從鉆桿內(nèi)部排出，混合了泥漿之后的巖屑很難作為地質(zhì)勘探的樣本，其不能用于地質(zhì)勘探。

因此，如何設(shè)計(jì)一種能夠用于地質(zhì)勘探的反循環(huán)鉆機(jī)，以提高取樣效率和純度，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種反循環(huán)鉆機(jī)的動(dòng)力頭，其鉆采的效率較高。

本發(fā)明的另一目的是提供一種具有上述動(dòng)力頭的地質(zhì)勘探用的反循環(huán)鉆機(jī)，能夠高效便捷地提取鉆采樣品。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種反循環(huán)鉆機(jī)的動(dòng)力頭，所述動(dòng)力頭包括旋轉(zhuǎn)接頭、回轉(zhuǎn)箱和氣體分配器，所述旋轉(zhuǎn)接頭、回轉(zhuǎn)箱和氣體分配器分別包括旋轉(zhuǎn)軸、主軸和芯軸，所述旋轉(zhuǎn)軸、主軸和芯軸為同軸貫通設(shè)置的空心軸，且三者依次密封連接，所述旋轉(zhuǎn)軸的外端設(shè)有排渣口，所述主軸與驅(qū)動(dòng)馬達(dá)相連，所述芯軸內(nèi)與其同軸地設(shè)置有內(nèi)管，所述內(nèi)管的內(nèi)端與所述芯軸的內(nèi)壁密封連接，并與所述主軸的中空部貫通，所述內(nèi)管的外徑小于所述芯軸的內(nèi)徑，所述芯軸的內(nèi)端沿其周向分布有至少一個(gè)供壓縮空氣進(jìn)入的進(jìn)氣口。

本發(fā)明的動(dòng)力頭設(shè)有氣體分配器，由于內(nèi)管的內(nèi)端與芯軸的內(nèi)管壁密封連接，當(dāng)壓縮空氣通過芯軸的進(jìn)氣口進(jìn)入時(shí)，會進(jìn)入芯軸內(nèi)側(cè)、內(nèi)管外側(cè)的空間，而內(nèi)管的內(nèi)端密封，則壓縮空氣只能向芯軸和內(nèi)管的外端運(yùn)動(dòng)，然后逐步到達(dá)孔底；在沖擊器的沖擊作用下，孔底的巖石會破碎形成碎石，這些碎石在壓縮空氣的壓力推動(dòng)下，依次通過芯軸的內(nèi)管、主軸的中空腔和旋轉(zhuǎn)軸的中空腔向外排出，操作人員就能夠從排渣口處收集樣品，不僅保證了采取樣品的質(zhì)量，還簡化了采樣的過程，提高了勘探效率；采用沖擊式的鉆采方式能夠有效提高鉆采效率，經(jīng)試驗(yàn)證明，本發(fā)明的動(dòng)力頭的鉆采效率為普通設(shè)備的十倍以上；此外，本發(fā)明將整個(gè)動(dòng)力頭分為依次連接的旋轉(zhuǎn)接頭、回轉(zhuǎn)箱和氣體分配器三個(gè)部分，各個(gè)部分相對獨(dú)立，不僅使得整個(gè)動(dòng)力頭的組裝和拆卸更為方便，還能夠保證密封的良好性。

優(yōu)選地，所述進(jìn)氣口為4~8個(gè)，且沿所述芯軸的周向均勻分布。

進(jìn)氣口的均勻分布能夠提高氣體在內(nèi)管外側(cè)、芯軸內(nèi)側(cè)空間分布的均勻性，進(jìn)而提高打孔時(shí)沖擊力在孔周向的均衡性，避免出現(xiàn)局部沖擊力過小的問題。

優(yōu)選地，各個(gè)所述進(jìn)氣口均呈長圓孔狀設(shè)置，且所述長圓孔的長度方向?yàn)樗鲂据S的軸向。

由于其開度較大的方向與芯軸的軸向保持一致，而內(nèi)管外側(cè)、芯軸內(nèi)側(cè)的空間較為狹小，該空間也是沿芯軸的軸向延伸的，故當(dāng)進(jìn)氣口采用長圓孔狀設(shè)置時(shí)，其對壓縮空氣的進(jìn)入所產(chǎn)生的阻力較小。

優(yōu)選地，所述主軸通過大齒輪嚙合有兩個(gè)小齒輪，各個(gè)所述小齒輪均連接有驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。

優(yōu)選地，兩所述小齒輪在豎直面內(nèi)對稱設(shè)置，且兩者與豎直方向呈銳角設(shè)置。馬達(dá)可以采用傾斜設(shè)置的方式，以減小其占用的面積，進(jìn)而縮小動(dòng)力頭整體的體積；而驅(qū)動(dòng)馬達(dá)分別連接在兩個(gè)小齒輪上，則兩驅(qū)動(dòng)馬達(dá)相對獨(dú)立，其控制和操作更為簡單。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)為擺線式液壓馬達(dá)。擺線式液壓馬達(dá)為低速大扭矩馬達(dá)，能夠較好地滿足鉆采的需求，以便動(dòng)力頭能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速，其轉(zhuǎn)速的調(diào)整范圍較寬，能夠?qū)崿F(xiàn)的扭矩較大，從而滿足多種鉆探工藝對轉(zhuǎn)速的需求。

優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)軸的外端套裝有密封套，所述密封套與所述旋轉(zhuǎn)軸之間填充有盤根。密封套和盤根可以有效的起到密封和防塵的作用，以保證壓縮空氣正常運(yùn)行，還可以防止旋轉(zhuǎn)接頭內(nèi)的樣品受到污染。