本发明涉及一种反循环钻进，并且特别地涉及反循环钻进期间的样品收集的改进。
背景技术：
1、常规的潜孔锤和流体操作冲击钻具通常包括外缸或外耐磨套，其内部安装有内缸，该内缸又与后部(backhead)组件接合。滑动往复活塞与内缸及后部组件协作，使得当通过后部组件供应压力流体时，活塞对被保持在位于外耐磨套上的驱动夹盘内的钻头起到冲击作用。钻头通常形成有轴向延伸的柄部。柄部上的轴向延伸的花键能够可滑动地与在内部形成在驱动夹盘上的互补花键接合，以从驱动夹盘向钻头柄部传递旋转驱动。钻头保持装置(例如，钻头保持环)与位于钻头柄部的上端处的肩部接合，以将钻头保持在钻头组件中。使用压缩空气(被称为冲洗空气)在锤操作的同时将切屑冲出孔外。冲洗空气可以沿着花键行进，其中在钻头头部的外表面中设置有凹槽以将空气从花键引导到钻头的切削面。
2、在标准潜孔锤中，冲洗空气与钻屑一起通过锤和钻孔之间的环形空间被冲出地面。反循环钻进是一种冲洗空气与钻屑一起行进通过钻头中的冲洗通道并进入锤的中心孔(被称为样品管孔)的钻进方法。这允许返回到地面的钻屑的稳定的流以便收集和分析。这最常用于勘探钻井中，以便确定最佳钻井位置。所收集的样品可以提供关于一个区域中的矿物或矿石的位置、深度、数量和类型的信息。
3、与现有的反循环装置相关的缺点是，可以通过样品管回收的钻屑的比例较低。
技术实现思路
1、根据本发明的一个方面，提供了一种用于反循环潜孔锤的钻头组件，所述钻头组件包括：
2、冲击钻头，所述冲击钻头具有在其前端处具有切削面的头部部分；
3、所述头部部分上的接合装置，所述接合装置用于与驱动夹盘上的互补接合装置接合，由此可以将来自所述驱动夹盘的旋转驱动传递到所述冲击钻头；以及
4、所述驱动夹盘上的连接装置，所述连接装置适于将所述驱动夹盘连接到所述潜孔锤的驱动装置；
5、其中，所述冲击钻头包括：
6、中心孔，所述中心孔与所述钻头的所述切削面流体连通，用于使钻屑的样品返回到地面，
7、所述头部部分的外表面中的第一多个冲洗凹槽，所述第一多个冲洗凹槽构造成向所述钻头的所述切削面输送诸如空气的冲洗介质的供应；以及
8、所述头部部分的外表面中的第二多个冲洗凹槽，所述第二多个冲洗凹槽构造成向所述中心孔输送冲洗介质的供应。
9、这种布置的优点是，通过经由所述第二多个冲洗凹槽将一部分冲洗介质直接提供到所述钻头的中心孔，产生了抽吸效果，这增加了返回到地面的钻屑的样品的比例。这种布置的另一个优点是，通过减小输送到钻头切削面的冲洗介质的比例，围绕锤的外部泄漏的冲洗介质的量也减少，从而增加钻头的中心孔中的上游流量。
10、所述冲击钻头可以包括钻头保持部分，并且所述钻头组件还可以包括钻头保持装置，所述钻头保持装置适于与所述冲击钻头的所述钻头保持部分接合，以将所述冲击钻头保持在所述钻头组件中。所述冲击钻头的所述钻头保持部分可以包括保持肩部。所述保持肩部可以设置在所述钻头的后端处。所述钻头保持装置可以包括钻头保持环，所述钻头保持环布置在所述驱动夹盘的后方(例如，在对准器和所述驱动夹盘之间)，并且布置成接合所述冲击钻头的所述钻头保持部分以将所述钻头保持在所述钻头组件中。
11、至少一个入口可以设置在所述钻头的切削面中，与所述中心孔流体连通。至少一个并且优选地多个冲洗通道可以在所述冲击钻头的切削面和中心孔之间延伸，用于使钻屑的样品返回到地面。例如，两个冲洗通道可以在所述钻头的切削面和中心孔的前端之间延伸。这允许经由所述第一多个冲洗凹槽被供应到所述钻头的切削面的冲洗介质携带钻屑通过所述冲洗通道并且进入所述钻头的中心孔以返回到地面。
12、所述冲击钻头的头部部分可以形成有轴向延伸的柄部，并且所述接合装置可以包括位于所述柄部上的多个轴向延伸的花键，所述花键能够与形成在所述驱动夹盘内部的多个互补花键可滑动地接合，由此可以将来自所述夹盘的旋转驱动传递到所述柄部。
13、在其它实施例中，所述接合装置可以包括位于所述冲击钻头上的八边形或六边形柄部，并且所述互补接合装置可以包括相应地形成的夹盘。例如，所述柄部的横截面可以是六边形的，并且所述夹盘可以形成有双六边形的内部轮廓，使得所述柄部能够与所述夹盘的其中一个六边形轮廓接合，从而允许冲洗介质通过形成在所述柄部和第二六边形轮廓之间的通道。对于其它轮廓(例如八边形轮廓)，类似的布置也是可能的。
14、第一多个冲洗凹槽中的每一个冲洗凹槽可以从接合装置(例如，钻头的花键部分)延伸到钻头的切削面，以为冲洗介质提供到钻头的切削面的流体路径。
15、第二多个冲洗凹槽中的每一个冲洗凹槽可以与相应的钻孔进给通道流体连通，每个钻孔进给通道从钻头头部的外表面延伸穿过钻头到达中心孔，以为冲洗介质提供到钻头的中心孔的流体路径。因此，一部分冲洗介质可以经由第二多个冲洗凹槽和相应的钻孔进给通道被直接提供到钻头的中心孔。所述钻孔进给通道也可以被称为文丘里通道或限制通道，因为从中通过的冲洗介质可以经历文丘里效应。这种布置的优点是，增加了冲洗介质在向后或向上方向上的速度，从而增加了经由钻头的中心孔返回到地面的钻屑的样品的比例。
16、每个钻孔进给通道可以在钻头头部的外表面和中心孔之间沿向后方向延伸。每个钻孔进给通道可以与冲击钻头的纵向轴线成锐角地在钻头头部的外表面和中心孔之间延伸。通过以这种方式布置钻孔进给通道，被供应到中心孔的冲洗介质被朝向锤的后方引导，从而增加抽吸效应，这又增加了返回到地面的钻屑的比例。
17、每个钻孔进给通道在直径方面可以远远小于冲洗通道。例如，钻孔进给通道在直径方面可以为冲洗通道的五分之一到十分之一。每个钻孔进给通道可以沿其长度具有恒定的直径。在一个实施例中，钻孔进给通道在直径方面可以为冲洗通道的大约七分之一。钻孔进给通道在直径方面也可以远远小于中心孔和/或冲洗凹槽。尽管在钻头的与冲洗通道相同的部分中引入了额外的孔，这种相对较小的直径确保了钻头中的应力保持较低。
18、优选地，第二多个冲洗凹槽中的每一个冲洗凹槽的前端被密封以防止冲洗介质流到钻头的切削面。这允许被供应到第二多个冲洗凹槽的所有(或几乎所有)冲洗介质经由钻孔进给通道流到钻头的中心孔中。这可以通过环形部件(例如夹盘套筒或夹盘的前端处的延伸部分)来实现。该环形部件可以包括布置成在驱动夹盘的前方围绕钻头头部延伸的夹盘套筒。该部件(例如，夹盘套筒或延伸夹盘部分)的内径可以对应于钻头头部部分的外径，即，环形部件的内表面可以提供与钻头头部部分的外表面的紧密的滑动配合。第二多个冲洗凹槽中的每一个冲洗凹槽的前端可以被环形部件密封，使得冲洗介质被引导到相应的钻孔进给通道中。第一多个冲洗凹槽中的每一个冲洗凹槽可以在钻头头部的外表面和夹盘套筒的内表面之间从接合装置(例如，钻头的花键部分)延伸到钻头的切削面，以为冲洗介质提供到钻头的切削面的流体路径。
19、在一个实施例中，被供应到锤的冲洗介质的大约25％可以被直接提供到钻头的中心孔。例如，第一多个冲洗凹槽可以包括三倍于第二多个冲洗凹槽的冲洗凹槽。
1.一种用于反循环潜孔锤的钻头组件，所述钻头组件包括：
2.根据权利要求1所述的钻头组件，其中，所述冲击钻头包括钻头保持部分，并且所述钻头组件还包括钻头保持装置，所述钻头保持装置适于与所述冲击钻头的所述钻头保持部分接合，以将所述冲击钻头保持在所述钻头组件中。
3.根据权利要求2所述的钻头组件，其中，所述冲击钻头的所述钻头保持部分包括保持肩部。
4.根据权利要求2或3所述的钻头组件，其中，所述钻头保持装置包括钻头保持环，所述钻头保持环布置在对准器和所述驱动夹盘之间，并且布置成接合所述冲击钻头的所述钻头保持部分以将所述钻头保持在所述钻头组件中。
5.根据任意一项前述权利要求所述的钻头组件，其中，至少一个冲洗通道在所述冲击钻头的所述切削面和所述中心孔之间延伸，用于使钻屑的样品返回到地面。
6.根据任意一项前述权利要求所述的钻头组件，其中，所述冲击钻头的所述头部部分形成有轴向延伸的柄部，并且所述接合装置包括位于所述柄部上的多个轴向延伸的花键，所述花键能够与形成在所述驱动夹盘内部的多个互补花键可滑动地接合，由此能够将来自所述夹盘的旋转驱动传递到所述柄部。
7.根据任意一项前述权利要求所述的钻头组件，其中，所述第一多个冲洗凹槽中的每一个冲洗凹槽从所述钻头上的所述接合装置延伸到所述钻头的所述切削面，以为所述冲洗介质提供到所述钻头的所述切削面的流体路径。
8.根据权利要求7所述的钻头组件，其中，所述第二多个冲洗凹槽中的每一个冲洗凹槽与相应的钻孔进给通道流体连通，每个钻孔进给通道从所述钻头头部的外表面延伸穿过所述钻头到达所述中心孔，以为所述冲洗介质提供到所述钻头的所述中心孔的流体路径。
9.根据权利要求8所述的钻头组件，其中，所述第二多个冲洗凹槽中的每一个冲洗凹槽的前端被密封以防止所述冲洗介质流到所述钻头的所述切削面。
10.根据权利要求8或9所述的钻头组件，其中，每个钻孔进给通道在所述钻头头部的外表面和所述中心孔之间沿向后方向延伸。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的钻头组件，其中，每个钻孔进给通道在所述钻头头部的外表面和所述中心孔之间与所述冲击钻头的纵向轴线成锐角地延伸。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的钻头组件，所述钻头组件还包括布置成在所述驱动夹盘的前方围绕所述钻头头部延伸的夹盘套筒。
13.根据权利要求12所述的钻头组件，其中，所述夹盘套筒的内径对应于所述钻头头部部分的外径。
14.根据权利要求12或权利要求13所述的钻头组件，其中，所述第二多个冲洗凹槽中的每一个冲洗凹槽的前端被所述夹盘套筒密封，使得所述冲洗介质被引导到相应的钻孔进给通道中。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的钻头组件，其中，所述第一多个冲洗凹槽中的每一个冲洗凹槽在所述钻头头部的外表面和所述夹盘套筒的内表面之间从所述钻头上的所述接合装置延伸到所述钻头的所述切削面，以为所述冲洗介质提供到所述钻头的所述切削面的流体路径。
16.一种基本上如上文参考附图所描述和/或如附图中所示出的用于反循环潜孔锤的钻头组件。
