取芯钻头的制作方法

本发明涉及土层或者岩层的钻进元件技术领域，尤其是取芯钻头。

背景技术：

深海环境具有高压、底层流速多、低温等特点。这种环境给深海采样带来了诸多特殊难题。考虑到深海海底无人采样任务的特殊性，钻进过程中可能存在各种不利地质地况因素。在岩石钻孔取芯的过程中，会使用取芯钻头。而现有技术的取芯钻头在使用过程中，由于岩石表面无法保证正对，而钻头端部呈平面结构，钻头与岩石表面之间容易出现打滑。

由此可知，在现有技术的取芯钻头在使用过程中，对岩石表面平整度要求较高，容易出现钻头在使用过程中摆动，损坏钻具。

技术实现要素：

针对上述背景技术中所存在的缺陷，本发明的技术方案如下：

一方面提供了一种取芯钻头，包括：钻头冠部，在所述钻头冠部内部开设有卡簧腔，并在所述卡簧腔内部设有卡簧，所述钻头冠部下端部呈锥型。

在一种优选的实施方式中，还包括：切削齿；所述切削齿固定连接在钻头冠部的切削面。

在一种优选的实施方式中，所述切削齿包括：合金基层和金刚石层；所述合金基层和金刚石层固定连接，所述金刚石层在钻头冠部的切削刃一侧，所述合金基层与钻头冠部贴合固定。

在一种优选的实施方式中，所述切削齿的副切削面从钻头冠部中心到边缘位置由高到低倾斜设置。

在一种优选的实施方式中，所述卡簧的内腔下侧呈喇叭状。

在一种优选的实施方式中，所述卡簧的内腔呈花瓣状，在所述卡簧内壁开设螺纹槽。

在一种优选的实施方式中，还包括：螺旋杆，所述螺旋杆下端部开设外螺纹，所述钻头冠部通过开设内螺纹与螺旋杆的外螺纹固定连接。

在一种优选的实施方式中，所述螺旋杆从钻头冠部上端伸入，所述螺旋杆下端部与卡簧腔上顶面平齐。

在一种优选的实施方式中，所述螺旋杆的侧壁和钻头冠部的侧壁均开设螺旋槽。

在一种优选的实施方式中，所述螺旋杆上侧内部或者外部设有与钻杆连接的螺纹。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：

本发明的取芯钻头，取芯钻头的钻头冠部下端部呈锥型。避免了现有技术中取芯钻头的端部呈平面结构，钻头在使用过程中容易出现摆动而损坏钻具的缺陷。本发明的取芯钻头底部呈锥形面，在使用过程中起到了定心稳定钻具的作用，降低了钻具的摆动和钻具被损坏的机率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施方式中，取芯钻头的结构示意图；

图2为本发明一种实施方式中，取芯钻头的剖视图；

图3为图1中，螺旋杆上端部局部剖视图；

图4为本发明一种实施方式中，钻头冠部的结构示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为本发明一种实施方式中，切削齿的结构示意图；

图7为图6的侧视图；

图8为本发明一种实施方式中，卡簧的结构示意图；

图9为图8的半剖视图；

其中，1、切削齿，11、合金基层，12、金刚石层，2、卡簧，21、卡簧腔，22、螺纹槽，3、螺旋槽，4、钻杆连接螺纹，10、钻头冠部，20、螺旋杆。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图1-9，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的一个实施方式中，如图1-5所示，一种取芯钻头，包括：钻头冠部10，在钻头冠部10内部开设有卡簧腔21，并在卡簧腔21内部设有卡簧2，钻头冠部10下端部呈锥型。在卡簧腔21内部设有卡簧2，满足了取芯钻头对岩心的取样操作。钻头冠部10的下端部呈锥型，锥型的结构更方便了钻头的定位工作，钻头在钻进岩层孔内的底部能形成一个锥型面，起到定心稳定钻头钻具不摆动。

如图1-5所示，为了提高钻头冠部10的强度，在钻头冠部10的切削面固定连接切削齿1。在使用过程中，切削齿1主要承受与岩石之间的摩擦和撞击力，延长了钻头冠部的使用寿命。

如图4-7所示，为了进一步保证切削齿1的设计合理，采用pdc金刚石复合片。切削齿1包括：合金基层11和金刚石层12；合金基层11和金刚石层12固定连接，金刚石层12在钻头冠部10的切削刃一侧，合金基层11与钻头冠部10贴合固定。针对中软中硬地层(6级岩石层)有高切削效率、耐磨性与耐温性，能快速钻进，提高工作效率。

如图6-7所示，为了保证切削齿1固定在钻头冠部10端部后，钻头冠部10呈锥型结构，将切削齿1的副切削面从钻头冠部10中心到边缘位置由高到低倾斜设置，进一步保证了钻头冠部10的锥型结构。

如图9所示，为了方便岩心在伸入取芯钻头过程中，岩心更容易撑开卡簧2。将卡簧2得内腔下侧设计呈喇叭状。岩心从喇叭状的敞口端伸入，逐渐撑开卡簧2，方便了岩心伸入钻头内部。

如图8所示，卡簧2的内腔呈花瓣状，在卡簧2内壁开设螺纹槽22。优选为梅花瓣状结构设计，为了岩芯进入卡簧2内时易张开，并且减少卡簧2与岩芯两表面之间摩擦，确保岩芯直径尺寸和取芯率。

如图1-3所示，为了保证取芯钻头的长度满足要求，还包括：螺旋杆20，螺旋杆20下端部开设外螺纹，钻头冠部10通过开设内螺纹与螺旋杆的外螺纹固定连接。并且螺旋杆20从钻头冠部10上端伸入，螺旋杆20下端部与卡簧腔21上顶面平齐。进一步方便了卡簧2置入卡簧腔21内部，并在使用时，螺旋杆20下端部对卡簧2起到限位作用，进一步方便了卡簧2对岩心的取样。

如图1-5所示，为了解决钻头在钻进岩层孔中，使钻头具有高切削效率和排粉能力，便于岩粉及孔底热量顺利排出孔外，不造成烧钻。在螺旋杆20的侧壁和钻头冠部10的侧壁均开设螺旋槽3。

如图1-3所示，为了方便螺旋杆20与钻杆之间的连接，螺旋杆10上侧内部或者外部设有与钻杆连接螺纹4，方便了钻杆连接螺纹4与钻杆之间的连接。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

技术总结
本发明涉及土层或者岩层的钻进元件技术领域，公开了一种取芯钻头，在钻头冠部内部开设有卡簧腔，并在卡簧腔内部设有卡簧，钻头冠部下端部呈锥型。切削齿固定连接在钻头冠部的切削面，切削齿包括：合金基层和金刚石层；合金基层和金刚石层固定连接，金刚石层在钻头冠部的切削刃一侧，合金基层与钻头冠部贴合固定。本发明的取芯钻头底部呈锥形面，在使用过程中起到了定心稳定钻具的作用，降低了钻具的摆动和钻具被损坏的机率。

技术研发人员：施建国;刘敬喜;丁忠军;雷艳;李天明;湛国林;高平;罗辉;刘红旗
受保护的技术使用者：武汉地大长江钻头有限公司;山东拓普液压气动有限公司
技术研发日：2017.04.17
技术公布日：2017.09.05