[实用新型]一种用于地应力测试中快速钻进的钻头

说明书

本申请公开了一种用于地应力测试中快速钻进的钻头。钻头包括：第一取芯管，其一端可与大孔钻头可拆卸的连接，其外径略小于所述大孔钻头的外径；锥形钻头，其第一端的外径与所述大孔钻头的外径相同，所述锥形钻头与所述第一取芯管可拆卸的连接；第二取芯管，其第一端与所述锥形钻头的第二端连接，其外径略小于所述锥形钻头第二端的外径；取芯钻头，与所述第二取芯管的第二端连接，其外径与所述锥形钻头第二端的外径相同；所述锥形钻头内设有联通所述第一取芯管和所述第二取芯管的过水通道。该钻头可以提高安装孔施工效率及试验成功率，具有较高的工程应用价值。

技术领域

本公开一般涉及岩土、采矿等地下工程应力测试技术领域，具体涉及一种用于地应力测试中快速钻进的钻头。

背景技术

目前我国一批重大交通、水电、油气、采矿等地下工程相继规划与兴建。西部地区多深山峡谷，构造运动强烈，地震活动频发，地应力水平较高。在工程的建设过程中，地应力水平直接影响工程的设计与施工方案。因此，准确测量工程场区地应力水平是上述工程建设过程中的必要内容。

目前，空心包体钻孔应力解除法是测量地下工程原岩应力最常用的方法之一。该方法的主要步骤是：钻大孔-磨平大孔底-钻锥形孔-钻小孔-小孔内安装空芯包体-解除含包体岩芯-数据处理并计算地应力。从上述过程中可以看出，当大孔施工至目标位置处后，传统方法施工小孔的详细过程为：安装磨平钻头-安装并推送钻杆-磨平大孔底-拆卸钻杆-安装锥形钻头-安装并推送钻杆-施工锥形孔-拆卸钻杆-安装小孔钻头-安装并推送钻杆-施工小孔-拆卸钻杆。上述过程钻杆需进出6次，施工速度非常慢。公开文件[CN 106121544A]的方法详细过程为：安装锥磨一体化钻头-安装并推送钻杆-磨平大孔底并施工锥形孔-拆卸钻杆-安装小孔钻头-安装并推送钻杆-施工小孔-拆卸钻杆。上述过程钻杆需进出4次，施工速度较慢。

实用新型内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种用于地应力测试中快速钻进的技术方案。

第一方面，本申请实施例提供了一种用于地应力测试中快速钻进的钻头，包括：

第一取芯管，其一端可与大孔钻头可拆卸的连接，其外径略小于所述大孔钻头的外径；

锥形钻头，其第一端的外径与所述大孔钻头的外径相同，所述锥形钻头与所述第一取芯管可拆卸的连接；

第二取芯管，其第一端与所述锥形钻头的第二端连接，其外径略小于所述锥形钻头第二端的外径；

取芯钻头，与所述第二取芯管的第二端连接，其外径与所述锥形钻头第二端的外径相同；

所述锥形钻头内设有联通所述第一取芯管和所述第二取芯管的过水通道。

所述第二取芯管的外径比所述取芯钻头的外径小2-6mm，可以保护小孔岩芯管，防止小孔岩芯管与岩壁摩擦，从而保证小孔的居中。

所述第二取芯管的壁厚为6.5-8.0mm，可以满足刚度要求，并能满足规范中“中心测试孔应与解除孔同轴，两孔孔轴允许偏差不应大于2mm”的要求。

所述锥形钻头的锥形面与所述第一取芯管轴线的夹角为30-60°。

所述取芯钻头采用金刚石钻头或聚晶金刚石复合片钻头。

所述锥形钻头的锥形外表面为电镀金刚石。

一种用于地应力测试中快速钻进的方法，包括以下步骤：

通过具有大孔钻头的钻机钻进大孔至设定深度；

将设于第一取芯管端部的大孔钻头拆除，并安装取芯钻头，所述取芯钻头与所述大孔钻头之间设有锥形钻头和第二取芯管，所述锥形钻头第一端的外径与所述大孔钻头的外径相同，所述锥形钻头第二端的外径与所述取芯钻头的外径相同，所述第二取芯管的外径比所述取芯钻头的外径小2-6mm；