科创中国
一种用于长大地质钻孔施工的内排式直角梯形钻头及方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2025-12-25 09:41:37
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：成果发布人| 徐景新 | 2025-12-25 09:41:38
本发明涉及地质钻孔施工领域，特别涉及一种用于长大地质钻孔施工的内排式直角梯形钻头及方法，包括内排式长大钻孔施工装置、定芯导向排屑装置、固定旋转支承装置；所述内排式长大钻孔施工装置包括内凹式直角梯形钻头、内排式钻杆连接装置、内螺旋中空钻杆，所述定芯导向排屑装置包括定芯三角钻头、定芯钻头连接装置、外螺旋麻花钻杆、插入式快速接装置，所述固定旋转支承装置包括固定旋转轴承、固定旋转支架；所述定芯导向排屑装置位于内排式长大钻孔施工装置中心，通过固定旋转支承装置实现定芯导向排屑装置与内排式长大钻孔施工装置同轴同步钻进；该装置可以实现长大地质钻孔快速施工中钻孔定芯和钻屑内排，有效避免钻孔偏斜、塌孔及卡钻现象。
技术层面采用多级阶梯式布齿设计，通过硬质合金齿的直角梯形排布形成对岩层的渐进破碎效应，减少重复破碎能耗。创新研发了螺旋-射流复合内排渣系统，在钻头内部形成负压抽吸流场，配合高压水射流将岩屑快速导入排渣通道。钻头体采用模块化可更换齿座设计，可根据岩性调整切削齿类型与出刃角度。配套方法优化了钻进参数匹配模型，实现了钻压、转速与冲洗液流量的自适应协同调控。
该钻头及方法可广泛应用于深部矿产资源勘探、地热钻井、科学钻探等长距离钻孔工程，特别适用于裂隙发育、研磨性强的硬岩地层。随着深地探测战略实施，其在万米科学钻、干热岩资源勘查等国家重大工程中需求迫切。未来还可拓展至煤层气钻井、地质灾害监测孔施工等领域，成为深孔钻进的核心技术装备。
安徽理工大学是安徽省重点建设的特色高水平大学，位于国家重要能源城市淮南。学校创办于1945年，是安徽省第一所工科高校。历经多年发展，已成为一所以工科为主体，工、理、医、管、文、经、法、艺等多学科协调发展的教学研究型大学。学校在安全科学与工程、矿业工程、土木工程、机械工程等领域特色鲜明，具有深厚行业背景和突出优势。校园环境优美，教学科研设施先进，长期致力于培养创新型高级专门人才，为国家和区域经济社会发展提供重要支撑。
采用该技术可使深孔钻进综合成本降低约35%，单孔施工周期缩短约30%，年节约钻探费用超千万元。通过高效排渣减少卡钻事故，事故处理时间减少约60%，大幅提升施工安全性。延长钻头使用寿命约50%，减少起下钻次数，显著提高纯钻进时间占比。推动我国深部钻探装备的技术创新，预计五年内可在重点勘探区推广应用，带动相关产业链创造年产值超8亿元。
技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。
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