[实用新型]一种高温硬岩空气潜孔锤钻头

说明书

本实用新型公开了一种高温硬岩空气潜孔锤钻头，包括用于与动力设备冲击器相连的钻头刚体、设置在钻头刚体前端的球齿、设置在钻头刚体侧面并靠近球齿的保径齿、设置在钻头刚体侧面的若干排渣槽以及设置在钻头刚体中下部的风路孔；钻头刚体前端为钻进工作面，钻进工作面包括端面破岩面和侧面破岩面，球齿包括端面球齿和侧面球齿，端面球齿设置在端面破岩面上，侧面球齿设置在侧面破岩面上。本实用新型能够解决空气潜孔锤钻头在干热岩钻井中钻头磨损过快、掉齿严重导致综合钻进效率较低的问题，满足在干热岩高温硬岩地层条件下进行快速钻孔施工的需求。

技术领域

本实用新型涉及一种钻孔施工设备技术领域，具体涉及一种高温硬岩空气潜孔锤钻头。

背景技术

干热岩一般是指处于地层3000～10000m范围内，内部不存在流体或仅有少量地下流体、致密不渗漏的高温岩体，其岩体温度介于150～650℃之间，呈干热状态，是一种清洁、可再生的绿色资源。

干热岩主要岩性为各种变质岩和结晶岩，一般包括黑云母片麻岩、花岗岩和花岗闪长岩等。与常规地层相比，干热岩地质特点的差异主要表现在：岩石硬度大、地层温度高。

干热岩钻井采用常规牙轮钻头回转钻进措施进尺慢，不能满足勘探开发要求。根据潜孔锤钻进技术的特点，采用空气潜孔锤钻进技术，利用压缩空气驱动潜孔冲击器工作，以较大的冲击功和高频冲击潜孔锤钻头，使岩石破碎，所产生的岩屑被高压气流携带返至地表。该种方法钻进完整中硬及硬岩层时，可产生有效的体积破碎，钻进效率高。

但是目前常规的空气潜孔锤钻头在高温硬岩地层条件下钻进，虽然钻头进尺较快，但很快就出现潜孔锤钻头掉、断合金齿等情况，钻井孔径保径效果差，这样就需要更换新的钻头，并花费大量时间进行孔径修孔，消耗的油费、成本和孔内风险均较高。

因此，常规的空气潜孔锤钻头在干热岩钻井高温硬岩地层中钻进不适用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高温硬岩空气潜孔锤钻头，该高温硬岩空气潜孔锤钻头能够解决空气潜孔锤钻头在干热岩钻井中钻头磨损过快、掉齿严重导致综合钻进效率较低的问题，满足在干热岩高温硬岩地层条件下进行快速钻孔施工的需求。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

1.本实用新型的基本构思如下：

通过对空气潜孔锤钻头从钻头刚体材料、球齿优选到固齿工艺优化再到保径、排渣风路设计等方面进行优化，来实现在高温硬岩地层中空气潜孔锤高效钻进。

一种高温硬岩空气潜孔锤钻头，包括钻头刚体、球齿、保径齿、排渣槽及风路孔，所述钻头刚体选用抗拉强度、屈服强度和硬度较高的合金钢30Cr Ni4Mo制成；钻头刚体前端为钻进工作面，包括端面和侧面两个破岩面；钻头刚体后端为锤柄，通过花键结构与动力设备冲击器相连；球齿包括端面球齿和侧面球齿，球齿选用抗弯强度和冲击韧性较好的WC硬质合金KK06L材料制成；侧面球齿每两个相邻球齿之间设置一个排渣槽；保径齿为硬质合金平齿，设置在钻头刚体工作面侧面；所述风路孔位于钻头刚体的中下部。

本实用新型区别于常规的空气潜孔锤钻头风路设计，创新了外部吹渣风路孔设计，取消锤柄的中心孔，高速气流从锤柄侧面直接进入到孔底，排渣效果更好，且锤柄由空心结构变为实心结构，提高了钻头刚体锤柄的强度。

2.本实用新型的具体方案如下：

一种高温硬岩空气潜孔锤钻头，包括用于与动力设备冲击器相连的钻头刚体、设置在钻头刚体前端的球齿、设置在钻头刚体侧面并靠近球齿的保径齿、设置在钻头刚体侧面的若干排渣槽以及设置在钻头刚体中下部的风路孔。

其中，钻头刚体前端为钻进工作面，钻进工作面包括端面破岩面和侧面破岩面，球齿包括端面球齿和侧面球齿，端面球齿设置在端面破岩面上，侧面球齿设置在侧面破岩面上。