[发明专利]一种用于开采可燃冰的钻头

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻头，特别涉及一种用于开采可燃冰的钻头。

背景技术

目前已经探明，海底可燃冰的储量极其丰富，世界各国都在探索如何开采。海底表层可燃冰的开采相对较易，因此是优先开采的对象。目前，对于海底表层可燃冰的开采拟采用固态流化开采方式，即将固体的可燃冰藏破碎成细小颗粒，并以流化方式输送至钻采平台。

设计高效且实用的开采工具是实现可燃冰藏商业开采的关键步骤之一。其中，第一个核心科学问题就是采用什么方式安全破碎海底表层的可燃冰藏，目前，对于海底破岩的现有可参照的采掘机械主要有以下几种方式：1、海底探测与采矿机械，这一类机械是以海底探矿取样为目的，或者只是在海底表面少量获取贵重矿藏为目的，其采用的装置主要有链斗式采矿装置、气压式采矿装置和水泵式采矿装置。这类机械由于采矿量太小，因此并不适用海底可燃冰藏的大规模采掘。2、海上钻井机械，这一类机械是利用钻头破碎海底岩石以形成井眼，并将取芯岩样或岩屑运移到海上平台。这类机械的最大优点是由于采用了钻井隔水管，使得整个操作过程安全可靠，但是，由于取样量非常有限，所以也不适合海底可燃冰藏的大规模开采。3、海底开沟机械，这一类机械的目的只是在海底开挖出一个沟槽以便铺设管道或者各种缆线，其开沟机械工作方式主要有管道犁式开沟法、铰吸式开沟法和冲射式开沟法等。海底开沟机械虽然开挖量比较大，但考虑到采掘面安全问题,这类机械也不能直接借用过来用以开采可燃冰。另外,其开挖的泥土或岩石被直接卸入海底的其他部位，不需要运输到海面，而采掘出的可燃冰要求必须密闭安全的输送到海上平台的容器内。因此，要想进行海底表层可燃冰藏的直接、大规模、高效且安全地采掘，亟待研究一种全新的海底可燃冰藏破碎采掘装置。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种用于开采可燃冰的钻头，以实现海底表层可燃冰的高效、大规模破碎以及全部收集和输送。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种用于开采可燃冰的钻头，其特征在于：其包括钻头本体、切削部分和排削部分；所述钻头本体包括中空连接管，设置在所述连接管一端的外壁，所述连接管贯穿所述外壁，设置在所述外壁内的所述连接管一端的底板，以及一内壁；所述切削部分包括若干设置在所述外壁上的第一切削刀片，若干设置在所述外壁底端的第二切削刀片，以及若干设置在所述内壁上的第三切削刀片；所述排削部分包括若干开设在所述底板上的第一通孔，若干开设在所述底板上方的所述连接管管壁上的第二通孔，以及可移动地插设在所述连接管内的中空连接件。

所述连接管、所述外壁、所述底板和所述内壁一体设置；所述外壁为半球形结构，所述内壁为设置在所述底板的外边缘与所述外壁底部内壁之间的圆台状结构。

所述第一切削刀片包括若干沿所述外壁的轴向等间距设置在其上的外刀翼，以及若干镶嵌在每一所述外刀翼上的外齿。

所述底板的中心设置有尖齿，沿所述底板的径向等间距设置若干直刀翼，每一所述直刀翼上均镶嵌若干圆形齿。

所述第三切削刀片包括设置在每一所述直刀翼末端和所述内壁底端之间的所述内壁上的螺旋刀翼，每一所述螺旋刀翼均镶嵌有若干圆形齿。

所述钻头本体的底端均匀设置若干凸台，相邻所述凸台之间形成若干凹槽，每一所述凸台上均设置所述第二切削刀片，所述第二切削刀片包括若干梯形齿和圆形齿。

所述连接件为花键，所述连接管内壁开设有若干与所述花键配合的花键槽。

所述外刀翼、所述直刀翼和所述螺旋刀翼均为四个。

所述第一通孔为四个，所述第二通孔为六个。

本发明由于采用以上技术方案，其达到的技术效果为：1、由于本发明的外壁、内壁、底端以及底板上均设置有切削齿，且能够通过驱动花键开启或者关闭另一通孔，从而既可以沿竖向破碎可燃冰，又可以沿横向破碎可燃冰，而且经破碎的可燃冰均能通过不同的方式输送至连接管，经由连接管输送至钻井平台，因此能够有效实现海底可燃冰的高效和大规模的破碎、收集以及运输。2、由于本发明相邻直刀翼之间的底板上均开设有通孔，因此，能够保证钻头在运行过程中的受力均衡，从而提高钻头的功能稳定性。3、由于本发明底端均匀设置若干凸台，相邻凸台之间形成若干凹槽，每一凸台上均设置若干梯形齿和圆形齿，因此，能够实现本发明在下钻时的全面覆盖开采，从而提高开采效率。4、由于本发明在工作过程中，海水能够进入本发明的内腔，因此，不仅能够有效冷却钻头，而且在海水的冲击作用下，能够提高排削效果。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明的整体结构示意图；