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1、10申请公布号CN103774996A43申请公布日20140507CN103774996A21申请号201410037933822申请日20140126E21B10/4620060171申请人中国地质大学（武汉）地址430074湖北省武汉市洪山区鲁磨路388号72发明人庞丰契霍特金VF段隆臣汤凤林74专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102代理人唐万荣54发明名称不产生空穴现象的金刚石钻头57摘要不产生空穴现象的金刚石钻头，包括钻头体、钻头扇形块和钻头水口，钻头扇形块包括若干个、环绕设置在钻头体上，钻头水口设置在两两钻头扇形块之间，钻头体位于钻头水口处的内外表面分别设有内水槽、外水。
2、槽，钻头水口、内水槽、外水槽的结构尺寸满足内水槽的总和通水面积S2、外水槽的总和通水面积S4、以及钻头水口的总和通水面积S3相等，即S2S4S3。钻头体与岩心管连接并下入孔内，钻头体内表面与岩心管之间的总和通水面积S1、钻头体外表面与孔壁之间的总和通水面积S5相等，即S1S5。且S1S2S3S4S5。本发明结合空穴现象原理，通过减弱冲洗液空穴现象的产生，减弱钻头的非正常磨损，提高钻进效率、钻头进尺，延长钻头的使用寿命，适于各类地质钻头的设计制造。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页10申请公布号CN103。
3、774996ACN103774996A1/1页21不产生空穴现象的金刚石钻头，包括钻头体、钻头扇形块和钻头水口，所述钻头扇形块包括若干个、环绕设置在钻头体上，所述钻头水口设置在两两钻头扇形块之间，其特征在于所述钻头体位于钻头水口处的内外表面分别设有内水槽、外水槽，所述钻头水口、内水槽、外水槽的结构尺寸满足内水槽的总和通水面积S2、外水槽的总和通水面积S4、以及钻头水口的总和通水面积S3相等，即S2S4S3。2根据权利要求1所述的不产生空穴现象的金刚石钻头，其特征在于所述钻头体通过其螺纹与岩心管连接并下入孔内，钻头体内表面与岩心管之间的总和通水面积S1、钻头体外表面与孔壁之间的总和通水面积S5相。
4、等，即S1S5。3根据权利要求2所述的不产生空穴现象的金刚石钻头，其特征在于所述内水槽的总和通水面积S2、外水槽的总和通水面积S4、以及钻头水口的总和通水面积S3、钻头体内表面与岩心管之间的总和通水面积S1、钻头体外表面与孔壁之间的总和通水面积S5均相等，即S2S4S3S1S5，即S1S2S3S4S5。权利要求书CN103774996A1/3页3不产生空穴现象的金刚石钻头技术领域0001本发明属于地质勘探钻井领域，具体涉及一种不产生空穴现象的金刚石钻头。背景技术0002目前，世界各类资源日渐枯竭，这就需要钻井公司更经济、更有效地进行矿产资源开发。作为钻井作业中最重要的工具钻头，其工作性能直接影。
5、响钻井作业质量、成本和效率。在液流中当某点压力低于液体所在温度下的空气分离压时，原来溶于液体中的气体会分离出来产生气泡，这就叫空穴现象，当压力进一步减小而低于液体的饱和蒸汽压时,液体就迅速汽化形成大量蒸汽气泡，使空穴现象更为严重，从而使液流呈不连续状态。0003空穴现象的本质是当冲洗液系统中大量的气泡波坏了液流的连续性。当大量气泡随着液流到压力较高的部位时，气泡在高压下迅速破裂，并又凝结成液体，使体积突然减小而形成真空，周围高压液体迅速流过来补充。由于这一过程时间极短，液体质点高速碰撞，产生局部高温和高压，并产生强烈的振动和噪声。在这样的高温高压作用下，冲洗液对钻头产生强烈的冲蚀性磨损，使钻头。
6、表面受到侵蚀，剥落，表现为严重的汽蚀现象。在实际钻进过程中，冲洗液会产生空穴现象，钻头也会因冲洗液的空穴现象而发生不同程度的非正常磨损。因此，有必要研制一种抑制空穴现象发生的金刚石钻头，减少钻头的非正常磨损。发明内容0004本发明要解决的技术问题是，针对现有钻头存在冲洗液空穴现象造成钻头冲蚀磨损严重、钻头使用寿命短、钻井工作资源消耗加大的缺陷，提供一种不产生空穴现象的金刚石钻头，有效减弱金刚石钻头的非正常磨损，延长钻头寿命。0005本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是0006不产生空穴现象的金刚石钻头，包括钻头体、钻头扇形块和钻头水口，所述钻头扇形块包括若干个、环绕设置在钻头体上，所述钻。
7、头水口设置在两两钻头扇形块之间，其特征在于所述钻头体位于钻头水口处的内外表面分别设有内水槽、外水槽，所述钻头水口、内水槽、外水槽的结构尺寸满足内水槽的总和通水面积S2、外水槽的总和通水面积S4、以及钻头水口的总和通水面积S3相等，即S2S4S3。0007按上述方案，所述钻头体通过其螺纹与岩心管连接并下入孔内，钻头体内表面与岩心管之间的总和通水面积S1、钻头体外表面与孔壁之间的总和通水面积S5相等，即S1S5。0008按上述方案，所述内水槽的总和通水面积S2、外水槽的总和通水面积S4、以及钻头水口的总和通水面积S3、钻头体内表面与岩心管之间的总和通水面积S1、钻头体外表面与孔壁之间的总和通水面积。
8、S5均相等，即S2S4S3S1S5，即S1S2S3S4S5。0009本发明的工作原理产生空穴现象的原因之一为空气分流压，为了避免在钻进过程中产生空气分流压，控制冲洗液运动过程中系统各结构的总和通水面积（运动面积）的一致性，即控制连接到岩心管6上的钻头体1内外表面上的内水槽4、外水槽5和钻头水口3说明书CN103774996A2/3页4的尺寸，使得它们的总和通水面积均相等，即S2S4S3，并控制钻头体1内表面与岩心管6之间的总和通水面积S1、钻头体1外表面与孔壁7之间的总和通水面积S5相等，即S1S5，且进一步控制S1S2S3S4S5；冲洗液依次通过钻头体1内表面与岩心管6之间（总和通水面积S1。
9、）、钻头体上的内水槽4（总和通水面积S2）、钻头水口3（总和通水面积S3）、钻头体上的外水槽5（总和通水面积S4）、钻头体1外表面与孔壁7之间（总和通水面积S5）流动，由于S1S2S3S4S5，所以在冲洗液流动过程中，没有流动面积减少或增加，从而排除钻进过程中冲洗液流动面积产生变化（流动面积由大变小或由小变大），有效减少钻进过程中冲洗液产生空穴现象，降低冲洗液对钻头的非正常磨损（冲蚀性磨损）。0010本发明相比常规钻头，具有以下有益效果结合液流产生空穴现象的原理，通过减弱冲洗液空穴现象的产生，减弱钻头的非正常磨损，提高钻进效率、钻头进尺，延长钻头的使用寿命，适于各类地质钻头的设计制造；对于减弱。
10、钻头的非正常磨损具有重要的现实意义，大大提高钻探工程的技术经济指标，适用价值高，可带来非常可观的经济效益。附图说明0011图1是本发明不产生空穴现象的金刚石钻头的结构示意图；0012图2是本发明金刚石钻头钻孔钻进过程的剖面示意图；0013图中，1钻头体，2钻头扇形块，3钻头水口，4内水槽，5外水槽，6岩心管，7孔壁。具体实施方式0014下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。0015参照图1图2所示，本发明所述的不产生空穴现象的金刚石钻头，包括钻头体1、钻头扇形块2和钻头水口3，所述钻头扇形块2包括若干个、环绕设置在钻头体1上，所述钻头水口3设置在两两钻头扇形块2之间，所述钻头体1位于钻头水。
11、口3处的内外表面分别设有内水槽4、外水槽5（内水槽4、外水槽5通过钻头水口3相接），所述钻头水口3、内水槽4、外水槽5的结构尺寸满足内水槽4的总和通水面积S2、外水槽5的总和通水面积S4、以及钻头水口3的总和通水面积S3相等，即S2S4S3。0016所述钻头体1通过其螺纹与岩心管6连接并下入孔内，钻头体1内表面与岩心管6之间的总和通水面积S1、钻头体1外表面与孔壁7之间的总和通水面积S5相等，即S1S5。0017所述内水槽4的总和通水面积S2、外水槽5的总和通水面积S4、以及钻头水口3的总和通水面积S3、钻头体1内表面与岩心管6之间的总和通水面积S1、钻头体1外表面与孔壁7之间的总和通水面积S。
12、5均相等，即S2S4S3S1S5，即S1S2S3S4S5。0018本发明不产生空穴现象的金刚石钻头在井底如下进行工作0019钻头体1用其螺纹与岩心管6连接并下入孔内，在轴向载荷和回转扭矩的作用下，钻头扇形块2破碎孔底，同时，冲洗液通过钻杆柱下到孔底，冷却钻头，把岩粉排到地表。0020冲洗液依次通过钻头体1内表面与岩心管6之间（总和通水面积S1）、钻头体上的内水槽4（总和通水面积S2）、钻头水口3（总和通水面积S3）、钻头体上的外水槽5（总和通水面积S4）、钻头体1外表面与孔壁7之间（总和通水面积S5）流动，由于S1S2S3S4S5，所以在冲洗液流动过程中，没有流动面积减少或增加，从而排除钻进过程中冲洗液流动面说明书CN103774996A3/3页5积产生变化（流动面积由大变小或由小变大），有效减少钻进过程中冲洗液产生空穴现象，降低冲洗液对钻头的非正常磨损（冲蚀性磨损）。0021以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所述技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，上述结构都应当包含在本发明的保护范围之内。说明书CN103774996A1/1页6图1图2说明书附图CN103774996A。