[发明专利]双螺纹空心取芯钻头

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻头，尤其涉及一种适合于对软岩层、土壤、冻土、冰和水系沉积物进行钻探取芯的钻头。

背景技术

地质勘探钻机一般是以硬岩层为钻探取芯目标，其钻探设计主要考虑对硬岩层的钻进和取芯，其取芯技术没有考虑对沉积物的扰动，因此它们对沉积物的取芯率低，而且所获取的岩心常因受到扰动而导致沉积物的结构发生变化，不能反映原始产状。

现有空心螺纹钻头主要应用于机械加工领域，以提高对金属材料的切削效率并有利于排屑，如：CN88218702.3，CN 02278798.4，CN 94231542.1，CN200420059683.X，CN 200420115269.6，CN 200520031554.4，等。在工程地质领域也常采用空心螺旋钻头，以提高钻进效率并在土层中形成用来灌注基桩的钻孔，如：CN 98100649.3，CN 95222271.X，CN 200710101101.8，等。这些螺旋、螺纹钻头的共同特征是，螺纹结构仅设置在钻具表面，它在为钻具下行提供动力的同时，并没有考虑消除岩心在钻头、钻杆内部的上行阻力，对于含水率高，结构松散的海洋、湖泊等水系沉积物而言，会在钻进过程中受挤压变形，或因扰动浆化而无法获取岩心。通过改进钻头、钻杆结构，提高沉积物的取芯率，并减少对沉积物的扰动，在地质、海洋、湖泊、水利、环境等研究领域具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种双螺纹空心取芯钻头，它能有效提高沉积物的取芯率，减少对沉积物的扰动，为地质、海洋、湖泊、水利等研究提供高质量的沉积物岩心样品。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种双螺纹空心取芯钻头，其特征在于，它主要由空心钻头体、空心钻柄、切削刃体、钻头体外螺牙和钻头体内螺牙组成；所述钻头体外螺牙在空心钻头体外表面，所述钻头体内螺牙在空心钻头体和空心钻柄的内壁，切削刃体在空心钻头体外表面与钻头体外螺牙头部相连。

进一步地，所述空心钻头体的内径为50～200毫米，壁厚5～20毫米，长度为150～500毫米。所述空心钻柄与空心钻头体为一整体，二者内径一致，钻柄长度占钻头总长度的20～30％，外表面有与钻杆配套的螺纹。所述切削刃体是崁在空心钻头体下部外螺牙表面的金刚石或硬质合金；所述钻头体外螺牙为4～6条螺旋线，其横截面为梯形、矩形或半圆形，高度为钻头内径的5～20％，根部宽度为高度的0.5～1.5倍，螺距为钻头外径的1.0～2.5倍，空心钻柄处没有外螺牙。所述内螺牙为4～6条螺旋线，其旋向与外螺牙旋向相反，螺距与外螺牙相同，在空心钻头体内外壁上的映射位置重叠，内螺牙根部宽度、高度为外螺牙的0.3～1.0倍，内螺牙分布在整个钻头内壁，包括空心钻头体和空心钻柄的内壁都有内螺牙。

本发明的有益效果是：本发明主要针对未固结水系沉积物的取样而设计，水系沉积物在钻探过程中易受扰动，样品的原始结构难以保留，而且钻杆的推挤会使沉积物向四周排开，导致钻杆内无岩心。采用内外双螺纹的空心取芯钻头，一方面可以把钻杆旋转力转化为下行动力，同时可以为衬管内的样品提供上行动力，因此可以减少对样品的扰动，提高取芯率。本发明适合于各类软岩层的钻探取芯，如沉积物、土壤、冻土、冰，尤其适合于沉积物的钻探取芯。

附图说明

图1是本发明双螺纹空心取芯钻头主体视图；

图2是本发明双螺纹空心取芯钻头纵剖面图；

图3是螺牙和壁厚尺寸放大示意图。

具体实施方式

下面根据附图和实施例详细说明本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

如图所示，本发明的双螺纹空心取芯钻头包括：空心钻头体1，空心钻柄2，切削刃体3，钻头体外螺牙4和钻头体内螺牙5。其中，钻头体外螺牙4在空心钻头体1外表面，所述钻头体内螺牙5在空心钻头体1和空心钻柄2的内壁。切削刃体3崁在钻头体外螺牙4头部、

空心钻头体1的内径为50～200毫米，壁厚5～20毫米，长度150～500毫米。空心钻柄2和空心钻头体1内径一致，空心钻柄2长度占双螺纹空心取芯钻头总长度的20～30％，外表面有与钻杆配套的螺纹。

切削刃体3是崁在空心钻头体1外表面钻头体外螺牙4头部的金刚石或硬质合金；

钻头体外螺牙4为4～6条螺旋线，其横截面为梯形或矩形，高度为钻头内径的5～20％，根部宽度为高度的0.5～1.5倍，螺距为钻头外径的1.0～2.5倍，空心钻柄2处没有外螺牙；