[发明专利]具有延长的基体高度的取芯钻头

说明书

技术领域

本发明涉及地面用钻头。尤其是，本发明涉及具有延长的基体高度的取 芯钻头及该钻头的制造和使用方法。

背景技术

通常，取芯钻孔工艺被用于取回期望物质的样本。取芯钻孔工艺可将多 根长钻杆连接在一起形成一根钻杆柱从而能够延伸数千英尺。钻头通常位于 钻杆柱最前端并且用以执行实际的切削作业。当取芯钻头沿其路径切削并穿 透期望物质时，圆柱形的物质样本可通过钻杆柱贯穿于钻头的中空部分，并 且随后可从钻杆柱的另一端被收集。

现今所使用的多种类型的取芯钻头中包括嵌有金刚石的取芯钻头。此类 钻头的一部分通常由钢或者包含粉状金属或坚硬微粒材料，例如碳化钨的基 体形成。然后，此基体材料会被渗入粘结剂，例如铜合金。如图1所示，钻 头200的基体202通常渗入有人造金刚石或超耐磨材料(例如：多晶金刚石)。 当钻头研磨和切削穿过各种物质时，钻头200的基体202会受到侵蚀，从而 曝露出锋利的人造金刚石或其它超耐磨材料的新层。

该钻头可有效地连续进行切削直至钻头基体全部损耗。这时，钻头将变 钝且必须用新的钻头加以替换。替换钻头前需要先将整个钻杆柱从已经被钻 削的孔洞(或钻孔)中移出(或脱离)。钻杆的每一部分必须顺序地从钻孔 中移出。钻头被替换后，整个钻杆柱还必须一部分接一部分地进行组装之后 再装回到钻孔中。由于钻孔的深度及被钻削物质的特性不同，对于单一钻孔 上述过程有可能需要重复多次。因此，钻头最好能使用长久一些而无需经常 更换。

但是这些钻头基体的高度常常会受到一些因素的限制，其中包括如图1 所示的，需要在基体中包含流体/碎屑路径206。这些流体/碎屑路径具有 多种功能。首先，它们可使由于钻头切削作用所产生的碎屑经冲刷而被去除。 其次，它们可使钻孔泥浆或流体被用以润滑和冷却钻头。第三，它们可有助 于保持钻头周围的流体静力平衡并由此防止钻削物质中的流体及气体进入 钻孔而引起爆裂。

这些流体/碎屑路径位于取芯钻头的切削部分尖端的基体中。由于取芯 钻头的切削部分在压力下旋转并且具有因流体/碎屑路径206而产生的缺 口，因此该切削部分容易丧失结构完整性并且会变得极易受到振动、裂化及 破碎的影响。为了解决这些问题，嵌有金刚石的取芯钻头的基体高度往往被 限定为16毫米(或大约5/8英寸)或者更小。然而，由于仅具有这样短的 高度，因此钻头很快会被磨损从而需要经常更换。

发明内容

鉴于以上问题，本发明之目的在于提供一种具有延长的基体高度的取芯 钻头。该取芯钻头具有一系列沟槽或者开口，这些沟槽或者开口不位于切削 部分的尖端且因此被封闭于基体的主体之中。这些沟槽可交错的和/或呈阶 梯状的遍布于基体上。当钻头基体由于正常使用而磨损时，位于钻头尖端的 流体/碎屑切口将被消除。当磨损进一步发生时，这些沟槽被曝露出来并且 随后可在钻头的邻近表面作为流体/碎屑路径使用。此构造使得基体高度被 延伸和加长但实质上不会降低钻头的结构完整性。由于具有延长的基体高 度，因此钻头能够使用较长时间而无需经常装入钻孔和从钻孔中取出以进行 更换。

附图简要说明

参照以下附图，随后的说明书可被更加清楚地加以理解，附图中：

图1表示了现有技术的取芯钻头；

图2表示了具有延长的基体高度的取芯钻头的具体实施例；

图3A表示了现有技术的取芯钻头的一个具体实施例的侧视图；

图3B表示了具有延长的切削端高度的取芯钻头的侧视图；

图4表示了具有封闭的流体/碎屑沟槽的取芯钻头的具体实施例；

图5表示了具有延长的基体高度的钻头的具体实施例，图中剖面线表示 该钻头已经被磨损；以及

图6A表示了用于示范性的钻孔过程中的现有技术的取芯钻头的示意 图；

图6B表示了用于示范性的钻孔过程中的具有延长的切削端高度的 取芯钻头的示意图。

结合如下的说明，上述附图表明并解释了钻孔设备以及使用该钻孔设备 的方法的原理。在上述附图中，为了表示清楚，部件的厚度和结构可能被放 大。并且在不同附图中的相同标号代表相同的部件。

具体实施方式