CN102155164A - 强推辅助式扩孔钻头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及强推辅助式扩孔钻头，它包括钻杆(1)、多翼扩孔器(2)和钻头(3)，并且三者依次相接，其特征在于在扩孔器(2)与钻头(3)之间增加了强推装置(4)。本发明的优越之处在于：结构简单，性能安全可靠、使用方便，在相同的小口径条件下可将刀翼做大，同时解决了在软、硬岩地层较大扩孔半径的施工难题。

Description

强推辅助式扩孔钻头

(一)技术领域

本发明涉及煤田地质钻探、煤层气、矿井瓦斯排放井的钻、扩径孔装置，具体为强推辅助式扩孔钻头。

(二)背景技术

近几年来，为提高煤炭资源的综合利用及消除煤炭开采过程中出现瓦斯危及安全生产的事故，在煤炭开采之前，一般要对施工面的煤层气(瓦斯)设置预抽井，或者在生产矿井设置瓦斯排放井，以便抽取、收集煤层气。施工中对煤层气预抽井的煤层井段或者瓦斯排放井的特定井段，往往需要进行局部造穴或者扩径，以提高煤层气的产量或者对下入到井内的套管进行保护，使套管不会因采煤对地层造成的沉陷、错位被挤压折断、损坏而报废。

目前本申请人所采用的扩孔钻头，请参见专利号201020180876.6、名称为“局部扩径多翼扩孔钻头”专利。该装置在钻头与钻杆之间增加了扩孔刀翼部分。因此既可以在已有的钻孔内扩孔，也可在下部连接钻头后实现钻孔和扩孔、掏穴同步进行。但该钻头存在多翼扩孔器部分短小，没有扶正导向功能，不能保证扩孔所要求的孔径尺寸质量要求，且刀头扩张力小仅适宜在较软的煤层中扩孔掏穴；又由于刀翼的张开完全依靠流体的喷射产生的力矩，故力矩较小，在较硬岩石中扩孔初期开槽时间较长，不能满足在岩层中扩孔钻进的效率。综上所述，该扩孔钻头在小口径岩层中难以实现大直径掏穴及扩孔，达不到工程施工要求。而原有的依靠液压缸强推的扩孔器，在较小的钻孔中扩孔难以满足扩大口径的要求，且施工不安全。

(三)发明内容

本发明之目的在于克服现有技术中存在的钻头适用范围小、孔径质量不能保证等缺陷，提供一种新型的强推辅助式扩孔钻头。

为了实现上述的目的，本发明依据了下述的技术方案。该强推辅助式扩孔钻头包括钻杆、扩孔器和钻头，其特征在于在扩孔器与钻头之间增加了强推装置。

所述的扩孔器与强推装置为一体式结构，即两者之间以缸套的方式连接。

所述的强推装置为流体活塞式，由缸体、置于缸体内的活塞和活塞杆组成，活塞杆一端固定活塞，另一端伸出缸体并固定锥形推头；在缸体壁内开气道，其气道一端的上腔进排气孔通入活塞腔内，另一端开口与多翼扩孔器的扩孔刀翼气道——钻杆气道相通；在缸体壁上开的下腔进排孔，该孔穿过缸体壁与外界相通；在缸体内的活塞杆上套有复位弹簧。

进一步还可以在缸体内的一端设置有限位环。

更进一步在活塞缸体与钻头的连接端，开有冲渣喷嘴。

还可以在缸体的侧壁上设置保径切削具。

本发明的优越之处在于：结构简单，性能安全可靠、使用方便，在相同的小口径条件下可将刀翼做大，同时解决了在软、硬岩地层较大扩孔半径的施工难题。

(四)附图说明

图1为本发明回收状态的结构示意图。

图2为本发明扩孔状态的结构示意图。

(五)具体实施方式

本发明的具体结构请参见附图1或者附图2。该强推辅助式扩孔钻头包括钻杆1、多翼扩孔器2和钻头3，且三者依次相接，其特征在于在扩孔器2与钻头3之间增加了强推装置4。本发明在钻头1和强推装置4的带动下，可以更好完成钻孔的功能和扩孔功能。

由于本发明的扩孔器2与强推装置4为一体式结构，即两者之间以缸套的方式连接，增加了钻头3的长度，因而有扶正导向功能，能保证扩孔所要求的孔径尺寸质量要求。

本发明的具体运动方式是由钻杆1、多翼扩孔器2、强推装置4和钻头3共同完成的，其中所述的强推装置4为流体活塞推动式，它由缸体5、置于缸体内的活塞6和活塞杆7组成，活塞杆7一端固定活塞6，另一端伸出缸体5并固定锥形推头10；在缸体壁内开气道，其气道一端的上腔进排气孔11通入活塞腔内，另一端开口与多翼扩孔器2的扩孔刀翼气道——钻杆气道相通；在缸体壁上开的下腔进排孔13，该孔穿过缸体壁与外界相通；在缸体内的活塞杆7上套有复位弹簧9。

工作时由地面通过钻具输送流体，该流体通过钻杆气道进入到扩孔器的扩孔刀翼气道，流体由喷咀喷射而出所产生推力，使得扩孔器2中的刀翼可以分别绕铰轴发生偏转抬起旋转切割，使钻孔直径变大。与此同时通过缸体壁内气道的流体，进入到活塞缸体上端的上腔进排孔11，推动活塞6-活塞杆7-锥形推头10上行，并且在缸体5内的一端设置的限位环8处停止，此时锥形推头10将扩孔刀翼强力打开形成辅助的初始的刀翼张力，使刀翼在钻孔壁上开出环槽，当环槽形成后即可给钻压，正常扩孔。

冲渣喷嘴12在该装置中起到清理钻头及附近杂质的作用。

一体式导向缸体及在缸体侧壁上设置的保径切削具14，具有扶正导向功能和保径功能。钻具旋转时，在切削具14的带动下，刮削齿刮削破碎地层，达到扩孔掏穴的目的。扩孔完毕，停止供给流体，活塞6在复位弹簧9的作用下回位，扩孔刀翼下垂复位，完成扩孔掏穴作业。

与局部扩径多翼扩孔钻头相比，强推辅助式扩孔钻头布刀合理，增加了活塞强推功能、导向功能和钻进扩孔同时进行施工的功能，可以在岩层中扩孔、掏穴，更可以在煤层中扩孔掏穴，且更加稳定安全。

本发明既可在已有的钻孔内扩孔，也可在下部连接钻头后实现钻孔和扩孔、掏穴同步进行，提高了施工效率。

Claims (6)

1.强推辅助式扩孔钻头，包括钻杆(1)、多翼扩孔器(2)和钻头(3)，并且三者依次相接，其特征在于在扩孔器(2)与钻头(3)之间增加了强推装置(4)。

2.如权利要求1所述的强推辅助式扩孔钻头，其特征在于所述的扩孔器(2)与强推装置(4)为一体式结构，即两者之间以缸套(5)的方式连接。

3.如权利要求1或2所述的强推辅助式扩孔钻头，其特征在于所述的强推装置(4)为流体活塞式，由缸体(5)、置于缸体内的活塞(6)和活塞杆(7)组成，活塞杆(7)一端固定活塞(6)，另一端伸出缸体(5)并固定锥形推头(10)；在缸体壁内开气道，其气道一端的上腔进排气孔(11)通入活塞腔内，另一端开口与多翼扩孔器(2)的扩孔刀翼气道——钻杆气道相通；在缸体壁上开的下腔进排孔(13)，该孔穿过缸体壁与外界相通；在缸体内的活塞杆(7)上套有复位弹簧(9)。

4.如权利要求3所述的强推辅助式扩孔钻头，其特征在于在缸体内的一端设置有限位环(8)。

5.如权利要求1或2所述的强推辅助式扩孔钻头，其特征在于活塞缸体与钻头(3)的连接端，开有冲渣喷嘴(12)。

6.如权利要求1或2所述的强推辅助式扩孔钻头，其特征在于在缸体的侧壁上设置保径切削具(14)。

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