CN102373884A - 掏穴扩底钻头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种掏穴扩底钻头，包括：钻头体主轴，所述钻头体主轴与外部控制装置连接；所述钻头体主轴中部设置有翼刀；所述翼刀包括对称设置的第一翼片和第二翼片，所述第一翼片和第二翼片下部的两侧分别设置有至少一排钻牙。本发明掏穴扩底钻头的翼刀为双翼结构，钻进过程中可以形成对称，扩孔时提高了掏穴扩底钻头的稳定性，能有效防止钻具振动而造成钻头的崩刃损坏，增加了钻头的抗震动能力，提高了钻头的寿命。

Description

掏穴扩底钻头
技术领域
本发明涉及地面钻孔技术，尤其涉及一种掏穴扩底钻头，属于机械技术领域。
背景技术
在地面瓦斯钻孔施工过程中，一般采用上大下小的钻孔结构，如图1所示，为现有钻孔结构的示意图。在钻孔施工后，由于煤段(如13-1煤段和11-2煤段)的孔径小，抽采花管11下到煤段中，受到采动时地应力的影响，抽采花管11容易变形甚至被挤断挤扁，从而使瓦斯抽采通道被堵。为了解决工作段花管变形严重问题，需要扩大工作段花管的钻孔直径，即需使用掏穴扩底钻头。一般的掏穴扩底钻头是单翼掏穴扩底钻头，主要用于扩大煤层段的孔径，增大煤层孔的空间体积。
单翼掏穴钻头具有不对称性，其钻进过程中回转的稳定性差，回转阻力较大，由于钻头的不稳定性，回转时容易造成聚晶金刚石复合片(Polycrystalline Diamond Compact；简称：PDC)崩刃或脱落，降低钻头寿命。另外，单翼掏穴钻头扩孔过程中钻头的摆动性大，扩出的孔段偏离原钻孔中心，甚至偏离原钻孔位置，造成岔孔事故。
发明内容
本发明提供一种掏穴扩底钻头，用以解决现有技术中钻头在钻进过程中回转不稳定的缺陷，增强掏穴扩底钻头在钻进过程中回转时的稳定性。
本发明实施例提供一种掏穴扩底钻头，包括：钻头体主轴，所述钻头体主轴与外部控制装置连接；
所述钻头体主轴中部设置有翼刀；
所述翼刀包括对称设置的第一翼片和第二翼片，所述第一翼片和第二翼片下部的两侧分别设置有至少一排钻牙。
优选地，所述钻头体主轴上对称设置有第一连接轴和第二连接轴，所述第一翼片通过所述第一连接轴与所述钻头体主轴连接，所述第二翼片通过所述第二连接轴与所述钻头体主轴连接。
进一步地，为了防止岔孔事故，可以在所述钻头体主轴的底部设置有用于控制所述掏穴扩底钻头偏移的导正装置。导正装置，可以控制掏穴扩底钻头偏移，从而使掏穴扩底钻头在扩孔时不易岔孔。
再进一步地，所述钻头体主轴上部设置有延长部。增加了钻头体主轴的长度，在掏穴扩底钻头因各种原因脱落时，增大打捞出掏穴扩底钻头的可能。
此外，所述钻牙优选为聚晶金刚石复合片。可以提高钻头的耐压能力、钻进效率和使用寿命，适应软硬岩石破碎。
本发明提供的掏穴扩底钻头的翼刀为双翼结构，钻进过程中可以形成对称，扩孔时提高了掏穴扩底钻头的稳定性，能有效防止钻具振动而造成钻头的崩刃损坏，增加了钻头的抗震动能力，提高了钻头的寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有钻头的结构示意图；
图2为本发明掏穴扩底钻头第一实施例的结构示意图；
图3为本发明掏穴扩底钻头第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图2为本发明掏穴扩底钻头第一实施例的结构示意图，如图2所示，该掏穴扩底钻头包括：钻头体主轴21；
钻头体主轴21与外部控制装置(图中未示)连接；
钻头体主轴21中部设置有翼刀；
翼刀包括对称设置的第一翼片231和第二翼片232，第一翼片231和第二翼片232下部的两侧分别设置有至少一排钻牙24。
具体切削过程中，利用液体喷射原理，外部控制装置控制钻头体主轴21带动该掏穴扩底钻头在软岩层段先慢速回转后开泵，借用一定泵压产生的射流缓慢打开翼刀的双翼即第一翼片231和第二翼片232，在双翼回转钻进过程中，第一翼片231和第二翼片232逐渐横向伸展到水平状态，此时，掏穴扩底钻头切屑岩石的外径达到最大值，掏穴扩底钻头在回转时的稳定性高。
本实施例掏穴扩底钻头的翼刀设计为双翼，在钻进过程中同时打开两个翼片，可以形成对称，增强了钻头在钻进过程中回转时的稳定性，减少钻牙崩刃或脱落，提高掏穴扩底钻头的钻进效率，延长掏穴扩底钻头的使用寿命；
图3为本发明掏穴扩底钻头第二实施例的结构示意图，如图3所示，在本发明掏穴扩底钻头第一实施例的基础上，该掏穴扩底钻头的钻头体主轴21上对称设置有第一连接轴241和第二连接轴242，其中，第一翼片231通过第一连接轴241与钻头体主轴21连接，第二翼片232通过第二连接轴242与钻头体主轴21连接。
进一步地，钻头体主轴21的底部可以设置有用于控制该掏穴扩底钻头偏移的导正装置25。例如：在掏穴扩底钻头的钻头体主轴21下端，设置一段长约0.3～0.4m，直径比掏穴扩底前钻孔孔径小10～15mm的导正装置，掏穴扩底钻头在施工过程中始终顺着掏穴扩底前孔位施工，导正装置可以控制钻头左右偏移。
再进一步地，钻头体主轴21上部设置有延长部26。钻头体主轴比较短，上部钻孔直径又比下部小，在施工时，如果因脱扣或断扣等原因而使掏穴扩底钻头留在钻孔内时，钻头歪斜靠孔壁，不容易打捞。而在钻头体主轴上部设置延长部，可以增长钻头体主轴长度，有效地提高打捞成功的可能性。
其中，为了适应软硬岩石破碎，提高钻头的耐压能力、钻进效率和使用寿命，钻牙24可以为聚晶金刚石复合片(PDC)，即采用PDC作为岩石切屑刀具，例如：可以在第一翼片231和第二翼片232下部的两侧分别镶焊双排PDC。
在加工掏穴扩底钻头的过程中，首先加长钻头体主轴21的长度，即在钻头体主轴21上部设置延长部26。当然，钻头体主轴21及其延长部26加工时可以为一次成型，延长部26是钻头体主轴21的一部分，钻头体主轴21的长度根据钻孔结构和钻具直径确定，其中，钻孔结构包括：掏孔上部钻孔直径、掏穴孔径、掏穴孔段长度，钻具直径包括：掏穴钻头上部钻具直径、掏穴钻头主轴直径。
然后，在钻头体主轴的下部加工一个导正装置，该导正装置的直径可以小于在掏穴扩底前的孔径10-20mm。
最后，在钻头体主轴上加工两个连接轴即第一连接轴241和第二连接轴242，每个连接轴上分别加工一个翼片，即在第一连接轴241上加工第一翼片231，在第二连接轴242上加工第二翼片232，并在每个翼片的两侧分别镶焊两排PDC作为钻牙。
本实施例掏穴扩底钻头的翼刀为双翼结构，钻进过程中可以形成对称，扩孔时提高了掏穴扩底钻头的稳定性，能有效防止钻具振动而造成钻头的崩刃损坏，增加了钻头的抗震动能力，提高了钻头的寿命；翼片上镶焊多排钻牙，可以进一步提高钻进效率；钻头体主轴的下部设置导正装置，可以控制掏穴扩底钻头偏移，从而使掏穴扩底钻头在扩孔时不易岔孔；钻头体主轴包括延长部，增加了钻头体主轴的长度，在掏穴扩底钻头因各种原因脱落时，能增加掏穴扩底钻头在孔底的垂直性，增大了打捞出掏穴扩底钻头的可能；钻牙为PDC，可以提高钻头的耐压能力、钻进效率和使用寿命，适应软硬岩石破碎。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种掏穴扩底钻头，其特征在于，包括：钻头体主轴，所述钻头体主轴与外部控制装置连接；
所述钻头体主轴中部设置有翼刀；
所述翼刀包括对称设置的第一翼片和第二翼片，所述第一翼片和第二翼片下部的两侧分别设置有至少一排钻牙。
2.根据权利要求1所述的掏穴扩底钻头，其特征在于，所述钻头体主轴上对称设置有第一连接轴和第二连接轴，所述第一翼片通过所述第一连接轴与所述钻头体主轴连接，所述第二翼片通过所述第二连接轴与所述钻头体主轴连接。
3.根据权利要求1或2所述的掏穴扩底钻头，其特征在于，所述钻头体主轴的底部设置有用于控制所述掏穴扩底钻头偏移的导正装置。
4.根据权利要求1或2所述的掏穴扩底钻头，其特征在于，所述钻头体主轴上部设置有延长部。
5.根据权利要求1或2所述的掏穴扩底钻头，其特征在于，所述钻牙为聚晶金刚石复合片。
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