本發(fā)明涉及沖擊鉆頭技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有螺旋臺階提料裝置的重力沖擊鉆頭及沖擊鉆機(jī)。

背景技術(shù)：

鉆井是指利用機(jī)械設(shè)備或人力從地面將地層鉆成孔眼，在鉆井過程中，鉆機(jī)是鉆井工作中必不可少的一個(gè)設(shè)備，鉆機(jī)通常包括鉆頭和卷揚(yáng)機(jī)等，根據(jù)鉆進(jìn)方法的不同，鉆機(jī)通常可以分為沖擊鉆機(jī)和回轉(zhuǎn)鉆機(jī)。

回轉(zhuǎn)鉆機(jī)主要利用旋轉(zhuǎn)的方式，將鉆頭深入地下，鉆頭的外表面成型有螺旋，在鉆頭下降過程中，泥土通過螺旋不斷地被輸送至地表。回轉(zhuǎn)鉆機(jī)具有鉆進(jìn)效率高、鉆孔深度大的優(yōu)點(diǎn)，因此在平原地區(qū)被廣泛使用。但是，旋轉(zhuǎn)鉆孔由于鉆頭的整體與泥土相接觸，因此該方式對鉆頭的損耗極大，在山地等硬巖地層區(qū)域，采用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)需要經(jīng)常更換鉆頭，導(dǎo)致施工進(jìn)度緩慢，施工成本較高。因此，在硬巖地層區(qū)域往往會(huì)采用沖擊鉆機(jī)，沖擊鉆機(jī)需要反復(fù)地升起和降落沖擊鉆頭，靠沖擊鉆頭不斷的向下沖擊地層進(jìn)行破巖。

現(xiàn)代沖擊鉆進(jìn)工藝中，廣泛采用了泥漿，在鉆進(jìn)作業(yè)中，泥漿填充在鉆孔中，可以防止塌孔并將巖屑懸浮在泥漿中。其中懸浮巖屑能夠防止巖屑很快沉入孔底，防止埋鉆事故；同時(shí)現(xiàn)有技術(shù)中，也已經(jīng)利用泥漿懸浮巖屑的功能進(jìn)行巖屑清理的工作。然而，由于沖擊鉆機(jī)在工作中不斷地往復(fù)通過泥漿液，攪動(dòng)了泥漿，使得被破碎的巖屑在一定的層面上均勻地分布在泥漿中，但存在分布密度自下而上逐漸稀疏的規(guī)律。當(dāng)泥漿中的巖屑濃度提高后會(huì)使得泥漿對沖擊鉆頭的下落產(chǎn)生較大的阻力，降低沖擊鉆頭對巖層的沖擊力。

現(xiàn)有技術(shù)的解決方式是在鉆進(jìn)預(yù)定作業(yè)時(shí)間后，提起沖擊鉆，再進(jìn)行巖屑清理的工作。由于在巖屑清理過程中需要停止鉆進(jìn)工作，因此這樣的方式鉆進(jìn)效率較低。

為解決上述問題，中國專利文獻(xiàn)cn205172427u公開了一種打井設(shè)備，包括掛鉤、空心鉆桶和空心鉆頭，包括掛鉤、空心鉆桶和空心鉆頭，掛鉤設(shè)置在空心鉆桶頂端，空心鉆頭安裝在空心鉆桶底部，所述的空心鉆桶桶內(nèi)設(shè)置有單向閥。該技術(shù)方案能夠在鉆進(jìn)的過程中，同時(shí)收集懸浮在泥漿中的巖屑。但是由于巖屑本身具有比泥漿更大的比重，因此也使得通過單向閥進(jìn)入空心鉆桶中的巖屑每次由單向閥的蓋板承載提升一段高度后會(huì)在重力作用下逐漸向下下沉，并在下一次碰到蓋板被再次提升。這樣工作一段時(shí)間后蓋板上積壓的巖屑會(huì)阻止蓋板打開使得收集巖屑的功能喪失。這時(shí)只能將該打井設(shè)備整體提出井口進(jìn)行清理。這一過程仍然占用了一定的工作時(shí)間，對鉆進(jìn)效率產(chǎn)生不良影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中清理巖屑影響鉆進(jìn)效率的缺陷。

為此，本發(fā)明提供一種沖擊鉆頭，包括：外筒，具有上下敞口；上端連接吊索，下端安裝有錘頭，泥漿從所述錘頭的空隙中進(jìn)入所述外筒內(nèi)；提料機(jī)構(gòu)，設(shè)置在所述外筒內(nèi)，用以收集并提升進(jìn)入所述外筒內(nèi)部的泥漿中的巖屑；所述提料機(jī)構(gòu)由自下而上地設(shè)置的多級提料裝置構(gòu)成。

上下相鄰的兩級所述提料裝置之間的距離小于所述外筒一次提升的高度。

所述提料裝置具有集料斗。

所述提料裝置具有允許泥漿往返流動(dòng)的泄流通道。

所述提料裝置包括：螺旋隔板，在所述外筒內(nèi)設(shè)置至少一組，各所述螺旋隔板的外邊緣固定在所述外筒內(nèi)壁上并沿所述外筒軸線方向延伸；以及，沿所述螺旋隔板的上表面間隔設(shè)置若干組接料板，所述接料板與所述螺旋隔板之間形成所述集料斗。

所述泄流通道包括成型在所述螺旋隔板和/或所述接料板上的泄流通孔，所述泄流通孔用以對進(jìn)入所述接料空間中的泥漿進(jìn)行泄流。

所述提料裝置為可活動(dòng)設(shè)置在所述外筒中的單向閥，所述單向閥用以限制進(jìn)入所述外筒中的巖屑只能進(jìn)行自下而上的運(yùn)動(dòng)。

所述單向閥的蓋板上開設(shè)有可供所述內(nèi)筒的泥漿中的液體通過、不可供所述內(nèi)筒的巖屑通過的泄流通道。

錘頭包括第二外筒及固定在所述第二外筒內(nèi)呈輻射狀設(shè)置的支撐部件構(gòu)成的支撐架；在相鄰的所述支撐部件之間設(shè)有多級第二集料斗。所述支撐部件為支撐板。

所述第二集料斗包括設(shè)置在所述支撐板底部的底部料斗。

所述底部料斗由所述支撐板及從所述支撐板底部向上并向兩相鄰所述支撐板之間的空間傾斜伸出的第一斜板；所述第一斜板一端連接所述第二外筒a的內(nèi)壁，另一端與相鄰的所述第一斜板相交連接。

所述第二集料斗包括設(shè)置在所述支撐板上的上部料斗。

所述上部料斗具有設(shè)置在兩相鄰所述支撐板之間的空間內(nèi)，同時(shí)連接相鄰兩所述支撐板的第二斜板；與所述支撐板形成開口向上的第一漏斗型腔。

所述上部料斗具有設(shè)置在兩相鄰所述支撐板之間的空間內(nèi)，呈弧形設(shè)置地連接在所述外筒的內(nèi)壁上的第三斜板；以形成開口向上的第二漏斗型腔。

所述第一漏斗型腔與所述第二漏斗型腔交錯(cuò)設(shè)置。

本發(fā)明同時(shí)提供一種沖擊鉆機(jī)，包括卷揚(yáng)機(jī)，以及沖擊鉆頭。

本發(fā)明技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明提供的沖擊鉆頭，提料機(jī)構(gòu)，設(shè)置在所述外筒內(nèi)，用以收集并提升進(jìn)入所述外筒內(nèi)部的泥漿中的巖屑；且所述提料機(jī)構(gòu)由自下而上地設(shè)置的多級提料裝置構(gòu)成。

通過所述多級提料裝置，可以將進(jìn)入空心鉆桶中的巖屑進(jìn)行收集并逐級帶出至所述外筒，從而防止巖屑擠壓蓋板。同時(shí)，由于在沖擊鉆頭工作過程中便已經(jīng)完成了對巖屑的排出，因此可以避免在打井過程中將打井設(shè)備提出井口進(jìn)行清理，從而節(jié)約了工作時(shí)間。

2.本發(fā)明提供的沖擊鉆頭，上下相鄰的兩級所述提料裝置之間的距離小于所述外筒一次提升的高度，當(dāng)外筒提升一次時(shí)，外筒中的巖屑會(huì)均勻分布在整個(gè)外筒的高度范圍內(nèi)，由于相鄰的兩級所述提料裝置之間的距離小于所述外筒一次提升的高度，因此可以對外筒高度范圍內(nèi)的巖屑進(jìn)行有效的收集。

3.本發(fā)明提供的沖擊鉆頭，所述提料裝置具有集料斗。當(dāng)集料斗進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以對外筒內(nèi)部的巖屑進(jìn)行收集并存儲(chǔ)。

4.本發(fā)明提供的沖擊鉆頭，所述提料裝置具有允許泥漿往返流動(dòng)的泄流通道，用以防止泥漿存留在外筒中對沖擊鉆頭的正常運(yùn)行造成影響。

5.本發(fā)明提供的沖擊鉆頭，所述提料裝置包括：螺旋隔板，在所述外筒內(nèi)設(shè)置至少一組，各所述螺旋隔板的外邊緣固定在所述外筒內(nèi)壁上并沿所述外筒軸線方向延伸；以及，沿所述螺旋隔板的上表面間隔設(shè)置若干組接料板，所述接料板與所述螺旋隔板之間形成所述集料斗。集料斗用以在所述沖擊鉆頭運(yùn)動(dòng)過程中收集并存放泥漿中的巖屑，從而有效地防止泥漿中的巖屑阻礙沖擊鉆頭的正常運(yùn)行、甚至造成“埋鉆”情況的發(fā)生。

6.本發(fā)明提供的沖擊鉆頭，所述提料裝置為可活動(dòng)設(shè)置在所述外筒中的單向閥，所述單向閥用以限制進(jìn)入所述外筒中的巖屑只能進(jìn)行自下而上的運(yùn)動(dòng)。巖屑從最下方的單向閥逐級向上運(yùn)送至最上方的單向閥，從而達(dá)到外管上端在這一區(qū)域的泥漿中形成富集巖屑的區(qū)域進(jìn)行清理或收集，有利于提高巖屑向上輸送的效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為實(shí)施例2中提供的所述沖擊鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例3中提供的所述沖擊鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖.

附圖標(biāo)記說明：

1-外筒；2-鉆頭；3-集料斗；4-螺旋隔板；5-接料板；6-單向閥；61-蓋板；7-斜板；8-第二外筒；9-第二集料斗；91-底部料斗；911-第一斜板；92-上部料斗；921-第二斜板；922-第三斜板；10-支撐板。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，下面所描述的本發(fā)明不同實(shí)施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種沖擊鉆頭，包括：外筒1，具有上下敞口；上端連接吊索，下端安裝有錘頭2，泥漿從所述錘頭2的空隙中進(jìn)入所述外筒1內(nèi)；提料機(jī)構(gòu)，設(shè)置在所述外筒1內(nèi)，用以收集并提升進(jìn)入所述外筒1內(nèi)部的泥漿中的巖屑；所述提料機(jī)構(gòu)由自下而上地設(shè)置的多級提料裝置構(gòu)成。通過所述多級提料裝置，可以將進(jìn)入空心鉆桶中的巖屑進(jìn)行收集并逐級帶出至所述外筒1，從而防止巖屑擠壓蓋板。同時(shí)，由于在沖擊錘頭2工作過程中便已經(jīng)完成了對巖屑的排出，因此可以避免在打井過程中將打井設(shè)備提出井口進(jìn)行清理，從而節(jié)約了工作時(shí)間。

具體地，上下相鄰的兩級所述提料裝置之間的距離小于所述外筒1一次提升的高度，當(dāng)外筒1提升一次時(shí)，外筒1中的巖屑會(huì)均勻分布在整個(gè)外筒1的高度范圍內(nèi)，由于相鄰的兩級所述提料裝置之間的距離小于所述外筒1一次提升的高度，因此可以對外筒1高度范圍內(nèi)的巖屑進(jìn)行有效的收集。

本實(shí)施例中，所述提料裝置具有集料斗3。當(dāng)集料斗3進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以對外筒1內(nèi)部的巖屑進(jìn)行收集并存儲(chǔ)。同時(shí)，所述提料裝置上還具有允許泥漿往返流動(dòng)的泄流通道，用以防止泥漿存留在外筒1中對沖擊錘頭2的正常運(yùn)行造成影響。具體地，所述集料斗3由安裝在所述外筒1內(nèi)部的筒內(nèi)壁上的斜板7構(gòu)成，所述斜板7與所述外筒1內(nèi)壁之間的呈銳角設(shè)置。

實(shí)施例2

本實(shí)施例是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上做出的，所述提料裝置包括：螺旋隔板4，在所述外筒1內(nèi)設(shè)置至少一組，各所述螺旋隔板4的外邊緣固定在所述外筒1內(nèi)壁上并沿所述外筒1軸線方向延伸；以及，沿所述螺旋隔板4的上表面間隔設(shè)置若干組接料板5，所述接料板5與所述螺旋隔板4之間形成所述集料斗3。

集料斗3用以在所述沖擊鉆頭運(yùn)動(dòng)過程中收集并存放泥漿中的巖屑，從而有效地防止泥漿中的巖屑阻礙沖擊鉆頭的正常運(yùn)行、甚至造成“埋鉆”情況的發(fā)生。

在使用過程中，首先讓沖擊鉆進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，然后帶動(dòng)沖擊鉆進(jìn)行豎直方向的沖擊運(yùn)動(dòng)，當(dāng)沖擊鉆在土地中進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，螺旋隔板4隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將土壤中的泥土和巖屑不斷通過螺旋隔板4輸送至外界。同時(shí)，由于螺旋隔板4的轉(zhuǎn)動(dòng)，可以將巖屑等中間物質(zhì)源源不斷的輸送出去，因此在沖擊鉆的工作過程中不用停止，有效地提高了鉆進(jìn)效率。

本實(shí)施例中，所述泄流通道包括成型在所述螺旋隔板4和/或所述接料板5上的泄流通孔，所述泄流通孔用以對進(jìn)入所述接料空間中的泥漿進(jìn)行泄流。

實(shí)施例3

本實(shí)施例是在實(shí)施例1和實(shí)施例2的基礎(chǔ)上做出的，本實(shí)施例中，如圖2所示，所述提料裝置為可活動(dòng)設(shè)置在所述外筒1中的單向閥6，所述單向閥6用以限制進(jìn)入所述外筒1中的巖屑只能進(jìn)行自下而上的運(yùn)動(dòng)。巖屑從最下方的單向閥6逐級向上運(yùn)送至最上方的單向閥6，從而達(dá)到外管上端在這一區(qū)域的泥漿中形成富集巖屑的區(qū)域進(jìn)行清理或收集，有利于提高巖屑向上輸送的效率。

具體地，本實(shí)施例中，所述單向閥的蓋板61上開設(shè)有可供所述內(nèi)筒的泥漿中的液體通過、不可供所述內(nèi)筒的巖屑通過的泄流通道。從而減小提料裝置中由于儲(chǔ)藏過多泥漿造成負(fù)荷過大的不足。

實(shí)施例4

本實(shí)施例是在實(shí)施例1-3的基礎(chǔ)上做出的，本實(shí)施例中，錘頭2包括第二外筒8及固定在所述第二外筒8內(nèi)呈輻射狀設(shè)置的支撐部件構(gòu)成的支撐架；在相鄰的所述支撐部件之間設(shè)有多級第二集料斗9。

具體地，所述支撐部件為支撐板。同時(shí)，也可以是彼此交叉的十字架結(jié)構(gòu)、枝狀結(jié)構(gòu)等，只要可以起到支撐架的作用即可。

本實(shí)施例中，所述第二集料斗9包括設(shè)置在所述支撐板底部的底部料斗91以及設(shè)置在所述支撐板上的上部料斗92。

具體地，所述底部料斗91由所述支撐板及從所述支撐板底部向上并向兩相鄰所述支撐板之間的空間傾斜伸出的第一斜板911；所述第一斜板一端連接所述第二外筒8的內(nèi)壁，另一端與相鄰的所述第一斜板911相交連接。

所述上部料斗92具有設(shè)置在兩相鄰所述支撐板之間的空間內(nèi)，同時(shí)連接相鄰兩所述支撐板的第二斜板921；與所述支撐板形成開口向上的第一漏斗型腔。所述上部料斗具有設(shè)置在兩相鄰所述支撐板之間的空間內(nèi)，呈弧形設(shè)置地連接在所述外筒的內(nèi)壁上的第三斜板922；以形成開口向上的第二漏斗型腔。

本實(shí)施例中，所述第一漏斗型腔與所述第二漏斗型腔交錯(cuò)設(shè)置。

通過第一漏斗型腔、第二漏斗型腔組合使用，有效地將第二外筒內(nèi)部的巖屑的進(jìn)行收集，防止巖屑在沖擊鉆頭下方堆積對沖擊過程造成影響。

實(shí)施例5

本實(shí)施例提供一種沖擊鉆機(jī)，包括卷揚(yáng)機(jī)，以及實(shí)施例1-4中任一提供的沖擊鉆頭，所述沖擊鉆頭具有多級提料裝置，可以將進(jìn)入空心鉆桶中的巖屑進(jìn)行收集并逐級帶出至所述外筒1，從而防止巖屑擠壓蓋板。同時(shí)，由于在沖擊鉆頭工作過程中便已經(jīng)完成了對巖屑的排出，因此可以避免在打井過程中將打井設(shè)備提出井口進(jìn)行清理，從而節(jié)約了工作時(shí)間。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。