[实用新型]一种能在破碎地层快速钻进取芯的水文钻机钻头

说明书

本实用新型公开了一种能在破碎地层快速钻进取芯的水文钻机钻头，涉及水文地质勘察钻探设备技术领域，包括：金刚石钻头，与金刚石钻头的接头连接的单动套管，安装在单动套管上的钻杆，以及安装在金刚石钻头内壁的滚轮组件；滚轮组件包括与金刚石钻头内壁连接的滚轴，在滚轴上通过轴承安装的滚轮，以及滚轮上设置的钻齿。在破碎地层快速钻进取芯时能减少取芯次数，提高取芯率，加快钻进速度。

技术领域

本实用新型属于岩土工程勘察领域，涉及一种钻探钻头，具体涉及一种能在破碎地层快速钻进取芯的水文钻机钻头。

背景技术

我国有些地区尤为干旱而且干旱季节持续时间长，当地对地下水的开采需求也相应增加。尤其是在高原地区，工程地质及水文地质条件均很复杂，对地下水的开发技术要求也很高，有些地区水文凿井深度达3000多米，这对凿井钻探工程的钻探技术及钻头都带了很大的困难和挑战。

在很多破碎地层的水文工程的钻探凿井施工过程中，一般采用常规的工艺及钻头，经常出现质量安全事故。因破碎地层一般层理和节理比较发充、地层产状变化较大，地层的岩石或上体软硬不均，弹塑性和水溶性变化较大，断层、裂隙发育，施工中常遇到坍塌、掉块等现象，造成钻孔弯曲、卡钻、夹钻、钻进困难、取芯率低等质量事故。同时，水文凿井工程一般凿井深度比较深，达200m左右，而每钻进1.0～2.0m取进行取芯，在钻进到100m以后，每次提钻取芯及再次下钻的一个循环往往需要1个小时左右，这大大降低了效率，使综合钻进速度减慢。

实用新型内容

本实用新型克服现有钻探钻具的不足，提供一种能在破碎地层快速钻进取芯的水文钻机钻头，目的在于在破碎地层能通过滚轮组件的钻齿作用，减少取芯次数，提高取芯率，加快钻进速度。

为解决上述问题，本实用新型的第一方面提供了一种能在破碎地层快速钻进取芯的水文钻机钻头，包括：金刚石钻头，与金刚石钻头的接头连接的单动套管，安装在单动套管上的钻杆，以及安装在金刚石钻头内壁的滚轮组件；滚轮组件包括与金刚石钻头内壁连接的滚轴，在滚轴上通过轴承安装的滚轮，以及滚轮上设置的钻齿。其中轴承可以选用滑动轴承，当使用滚动轴承时可以在滚轴与滚轮之间安装挡泥圈来保护轴承。

更进一步的技术方案是，滚轮为圆台状；滚轴上对称安装有两个滚轮，两个滚轮上底面内嵌轴承，两个滚轮的上底面相对。其中滚轮可以为金刚石材料制成。

更进一步的技术方案是，钻齿为若干个，均匀分布安装安装在两个滚轮的表面上。

更进一步的技术方案是，滚轮上底面直径50mm，下底面直径60mm，内径为22mm。其中滚轮的尺寸还可以根据金刚石钻头的尺寸进行适应性调整。

更进一步的技术方案是，滚轴的两个端头固定连接于金刚石钻头的内壁。

更进一步的技术方案是，滚轴穿过并垂直于金刚石钻头的轴线。

更进一步的技术方案是，金刚石钻头的直径为91mm～150mm。其中金刚石钻头的直径还可以小于91mm或大于150mm，但是当金刚石钻头的直径还小于91mm时滚轮绕滚轴的旋转变得困难，金刚石钻头的直径当大于150mm时滚轴受力较大容易弯折。

更进一步的技术方案是，单动套管通过丝扣与金刚石钻头连接，单动套管的直径为91mm～150mm。其中单动套管的直径根据金刚石钻头的直径进行确定。通过丝扣进行连接容易拆装和更换，连接也十分牢固。

更进一步的技术方案是，滚轴为圆柱形，长度为90～148mm，直径为 20mm。其中滚轴的长度有金刚石钻头内径决定，使滚轴能够安装在金刚石钻头内部，且滚轴的轴线与金刚石钻头的截面平行，在滚轴随金刚石钻头旋转时滚轴能在一水平面内旋转。

更进一步的技术方案是，滚轴与滚轮之间还安装有挡泥圈，挡泥圈设置在轴承外侧；出水口为齿状结构。