[實用新型]一種利用摩擦熱能碎巖的孕鑲金剛石鉆具

有效

• 申請號: 201920482014.X
• 申請日: 2019-04-11
• 公開（公告）號: CN209704495U
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 劉寶昌;韓哲;李思奇;趙新哲;戴文昊
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: E21B10/46
• 分類號: E21B10/46;E21B7/14;E21B10/60
• 代理公司: 22206 長春市吉利專利事務所
• 代理人: 李曉莉<國際申請>=<國際公布>=<進入

一種利用摩擦熱能碎巖的孕鑲金剛石鉆具，屬于地質勘探設備技術領域，包括鉆頭工作體、液體加壓內管總成以及外管總成，所述鉆頭工作體包括孕鑲金剛石胎體、摩擦元件以及鋼體，所述液體加壓內管總成包括卡簧座、卡簧、內管、內管上接頭、彈簧、彈簧墊圈Ⅰ，彈簧墊圈Ⅱ以及堵頭；所述外管總成包括擴孔器和外管。本實用新型提高了孕鑲金剛石鉆具鉆進時的能量利用率，大大提高了巖石由于摩擦而被加熱及被鉆井液冷卻后形成的溫度差，可有效弱化巖石表面，提高了利用摩擦熱能輔助機械碎巖鉆具對堅硬強研磨性巖石的鉆進能力。

技術領域

本實用新型屬于地質勘探設備技術領域，特別是涉及到一種利用摩擦熱能碎巖的孕鑲金剛石鉆具。

背景技術

在傳統機械式破巖過程中，孕鑲金剛石鉆頭的碎巖做功僅占整個孔底工作面能量消耗的極小部分，剩余能量均轉化成碎巖工具與巖石之間摩擦而產生的摩擦熱能。過去普遍認為這種因摩擦而產生的熱能對鉆進作業是不利的，若鉆井液不能對過熱鉆頭進行及時冷卻，孔底產生的高溫會對鉆頭形成熱損傷使碎巖效率降低，更為嚴重時甚至會發生孔內燒鉆事故。但隨著現代巖石力學研究的不斷深入，發現在高溫作用下巖石內部裂紋會發生擴展從而使其力學性能降低。利用摩擦熱能作為熱源加熱巖石表面輔助機械碎巖的方式，不僅可將摩擦熱變廢為寶，還可提高鉆進效率。現有技術中曾研制出一種利用摩擦熱能輔助機械碎巖鉆具，但這種鉆具以硬質合金作為切削工具材料進行碎巖，在面對堅硬強研磨性巖石時切削方式難以切入巖石表面破碎巖石，鉆進效率較低，因此需要一種新的技術方案，將原有硬質合金切削碎巖方式改為金剛石材料磨削碎巖方式來解決這一問題。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是：提供一種利用摩擦熱能碎巖的孕鑲金剛石鉆具，該鉆具以孕鑲金剛石胎體為磨削碎巖材料，利用鉆具中的摩擦元件與巖石的相對摩擦產生的熱能弱化巖石，進一步提升孕鑲金剛石鉆頭對堅硬巖石的破碎能力，有效提高鉆進效率。

一種利用摩擦熱能碎巖的孕鑲金剛石鉆具，包括鉆頭工作體、液體加壓內管總成以及外管總成，其特征是：所述鉆頭工作體包括孕鑲金剛石胎體、摩擦元件以及鋼體，所述孕鑲金剛石胎體和摩擦元件均設置在鋼體下部；

所述摩擦元件包括兩個對稱設置的摩擦工作塊、兩個摩擦工作塊之間形成液流通道，每個摩擦元件上部外側均設置有架橋結構；

所述鋼體底部設置有扇形凸臺、每個扇形凸臺內壁兩側分別設置有內限位凸塊，兩側扇形凸臺對稱的中間位置設置有摩擦元件槽；

所述液體加壓內管總成包括卡簧座、卡簧、內管、內管上接頭、彈簧、彈簧墊圈Ⅰ，彈簧墊圈Ⅱ以及堵頭；所述卡簧座與摩擦元件連接；所述卡簧設置在卡簧座上；所述內管底部與卡簧座連接，頂部與內管上接頭連接；所述內管上接頭頂部與堵頭螺紋連接；所述彈簧設置在內管上接頭的外部，彈簧的一端設置有彈簧墊圈Ⅰ，另一端設置有彈簧墊圈Ⅱ；

所述外管總成包括擴孔器和外管；所述外管設置在內管的外部；所述擴孔器設置在外管上。

所述內管上接頭上設置有通孔。

所述堵頭的外圓直徑大于彈簧墊圈Ⅱ的內徑。

通過上述設計方案，本實用新型可以帶來如下有益效果：一種利用摩擦熱能碎巖的孕鑲金剛石鉆具，提高了孕鑲金剛石鉆具鉆進時的能量利用率，大大提高了巖石由于摩擦而被加熱及被鉆井液冷卻后形成的溫度差，可有效弱化巖石表面，提高了利用摩擦熱能輔助機械碎巖鉆具對堅硬強研磨性巖石的鉆進能力。

附圖說明

以下結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步的說明：

圖1為本實用新型一種利用摩擦熱能碎巖的孕鑲金剛石鉆具剖視結構示意圖。

圖2為本實用新型一種利用摩擦熱能碎巖的孕鑲金剛石鉆具鉆頭工作體下視結構示意圖。