CN111219150B - 钻割冲一体化钻头 - Google Patents

钻割冲一体化钻头 Download PDF

Info

Publication number
CN111219150B
CN111219150B CN201811417472.1A CN201811417472A CN111219150B CN 111219150 B CN111219150 B CN 111219150B CN 201811417472 A CN201811417472 A CN 201811417472A CN 111219150 B CN111219150 B CN 111219150B
Authority
CN
China
Prior art keywords
drill bit
cutting part
water outlet
bit body
outlet hole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811417472.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111219150A (zh
Inventor
李辉
魏建平
王云刚
张宏图
张健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiaozuo Quanan Technology Co.,Ltd.
Henan University of Technology
Original Assignee
Jiaozuo Quanan Technology Co ltd
Henan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiaozuo Quanan Technology Co ltd, Henan University of Technology filed Critical Jiaozuo Quanan Technology Co ltd
Priority to CN201811417472.1A priority Critical patent/CN111219150B/zh
Publication of CN111219150A publication Critical patent/CN111219150A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111219150B publication Critical patent/CN111219150B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/42—Rotary drag type drill bits with teeth, blades or like cutting elements, e.g. fork-type bits, fish tail bits
    • E21B10/43—Rotary drag type drill bits with teeth, blades or like cutting elements, e.g. fork-type bits, fish tail bits characterised by the arrangement of teeth or other cutting elements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/60—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids
    • E21B10/61—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids characterised by the nozzle structure
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor

Abstract

本发明涉及一种钻割冲一体化钻头，包括空心的钻头本体，所述钻头本体的外壁设有前切割部和后切割部，前切割部和后切割部设有刃头，前切割部的刃头朝向钻头本体的前方，后切割部的刃头朝向钻头本体的后方；钻头本体的前端部设有两个前出水孔，钻头本体的侧部设有一个侧出水孔，前出水孔和侧出水孔均与钻头本体的内部贯通，且侧出水孔与钻头本体的轴向垂直。本发明的钻头可以实现钻孔、切割、冲孔一次性完成，减少施工工序。

Description

钻割冲一体化钻头
技术领域
本发明具体涉及一种钻割冲一体化钻头，属于采煤设备技术领域。
背景技术
目前煤矿瓦斯治理主要是通过施工钻孔预抽煤层中的瓦斯，来避免采煤过程中的瓦斯事故。应用单一钻孔预抽瓦斯，由于煤层透气性差，瓦斯抽采程度低。现有技术中一般采用高压水射流割缝、水力扩孔、水力压裂等技术进行煤层增透。在软媒层开采中，一般是采用高压水射流割缝增透。其传统的操作方法是，在钻孔完成后，利用钻机，将具有保压性能的钻杆和钻杆前端的喷头输送至钻孔内，将保压钻杆和高压水泵用高压胶管连接，利用高压水对煤层进行切割。该操作需要钻孔以后再进行割缝，增加了施工工序。另外，在软煤层钻孔时，易产生坍塌，造成钻孔堵塞，当堵塞发生在钻头后方时，传统的钻头将很难退钻。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种钻割冲一体化钻头，可以减少工序，具体方案是：
一种钻割冲一体化钻头，包括空心的钻头本体，所述钻头本体的外壁设有前切割部和后切割部，前切割部和后切割部设有刃头，前切割部的刃头朝向钻头本体的前方，后切割部的刃头朝向钻头本体的后方；钻头本体的前端部设有两个前出水孔，钻头本体的侧部设有一个侧出水孔，前出水孔和侧出水孔均与钻头本体的内部贯通，且侧出水孔与钻头本体的轴向垂直。
进一步的，所述前出水孔的直径为3mm，侧出水孔的直径为8mm。
进一步的，所述前切割部和后切割部均包括环形的基座，所述基座上沿周向均匀设置有多个刃座，刃头固定在刃座上，相邻刃座之间留设有排粉沟；所述侧出水孔位于前切割部的排粉沟内。
进一步的，所述前切割部和后切割部之间留设有间距。
本发明的有益点在于：本发明的钻头可以实现钻孔、切割、冲孔一次性完成，减少施工工序。另外，本发明的钻头设有前切割部和后切割部，在对软煤层钻孔时，后切割部可以在钻孔形成坍塌时进行反向钻进，解决软煤层钻孔无法退钻的问题。
附图说明
图1为本发明中钻头的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种钻割冲一体化钻头，包括空心的钻头本体1，所述钻头本体1的外壁设有前切割部2和后切割部3，前切割部2和后切割部3设有刃头4，前切割部的刃头朝向钻头本体的前方，后切割部的刃头朝向钻头本体的后方；钻头本体的前端部设有两个前出水孔5，钻头本体的侧部设有一个侧出水孔6，前出水孔和侧出水孔均与钻头本体的内部贯通，且侧出水孔与钻头本体的轴向垂直；所述前出水孔的直径为3mm，侧出水孔的直径为8mm。钻孔时，钻杆尾部与高压水管连接，通过高压水泵注入高压水，前出水孔排出的水对钻头进行冷却，同时利用水力的冲刷作用将煤粉排走。而侧出水孔的出水对煤层起到水力切割作用，在钻头钻孔的过程中，由侧出水孔的切割作用形成螺旋形的切割缝，达到增透作用。
在现有的钻头结构中，在钻头的前端设置2个8mm的出水孔，在钻头的侧部周向等间距设置3个10mm的出水孔，且侧部的出水孔朝向钻头的前端倾斜设置。现有结构的钻头上出水孔设置只需考虑对钻头的冷却作用和对煤粉的冲刷作用，因此不需要考虑出水孔的出水压力以及流量分布。
在本方案中，由于钻头设计成同时具备水力切割作用，而水力切割在煤层中达到的深度决定了瓦斯抽采过程中的增透效果，而在考虑到上述作用效果时，重点在于出水孔的出水压力以及流量。
在高压水泵提供的压力不变的条件下，现有的钻头结构由于出水孔数量多，且孔径大，出水压力小，出水压力只能达到4MPa左右，不具备切割作用。在本申请中，对出水孔的数量、孔径进行重新设计，并经过多次试验后，将前出水孔的孔径减小至3mm，侧出水孔的孔径减小至8mm，且将侧出水孔的数量减少至1个，侧出水孔的出水压力可以达到15MPa，对煤层具备有效的切割作用。另外，将前出水孔的孔径大幅减小至3mm，侧出水孔的流量分布相应大幅提高，进一步增强了侧出水孔的切割效果。试验中，侧出水孔的切割深度达到3.5m。而且，前出水孔的孔径减小至3mm以后，并未出现出水孔堵塞现象，保留了前出水孔的冷却功能和排粉功能。
另外，本方案中将侧出水孔设置成与钻头轴向垂直，切割缝的有效增透深度大，且不容易产生坍塌。若采用传统钻头结构中的倾斜出水孔，将形成锥形的切割面，一是增透效果差，二是容易产生坍塌。
本方案的钻头由于具备切割作用，在对软煤层进行钻孔时，更容易造成钻孔侧壁的坍塌，钻头后部堵塞导致无法退钻的问题严重。在本方案中，钻头设置有刃头朝向后部的后切割部，可以进行反向钻进，当发生坍塌堵塞时也可很容易进行退钻。
作为一种具体的结构设计，前切割部和后切割部均包括环形的基座7，基座上沿周向均匀设置有多个刃座8，刃头固定在刃座上，相邻刃座之间留设有排粉沟；侧出水孔位于前切割部的排粉沟内。刃座数量可以有3-5个，本实施例中优选为4个。刃座之间的排粉沟有利于钻孔过程中排粉。另外，在前切割部和后切割部之间留设有间距。

Claims (1)

1.一种钻割冲一体化钻头，包括空心的钻头本体，其特征在于：所述钻头本体的外壁设有前切割部和后切割部，前切割部和后切割部设有刃头，前切割部的刃头朝向钻头本体的前方，后切割部的刃头朝向钻头本体的后方；钻头本体的前端部设有两个前出水孔，钻头本体的侧部设有一个侧出水孔，前出水孔和侧出水孔均与钻头本体的内部贯通，且侧出水孔与钻头本体的轴向垂直，所述前出水孔的直径为3mm，侧出水孔的直径为8mm，且侧出水孔的出水压力达15MPa，侧出水孔的切割深度达到3.5m；所述前切割部和后切割部均包括环形的基座，所述基座上沿周向均匀设置有多个刃座，刃头固定在刃座上，相邻刃座之间留设有排粉沟；所述侧出水孔位于前切割部的排粉沟内，所述前切割部和后切割部之间留设有间距。
CN201811417472.1A 2018-11-26 2018-11-26 钻割冲一体化钻头 Active CN111219150B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811417472.1A CN111219150B (zh) 2018-11-26 2018-11-26 钻割冲一体化钻头

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811417472.1A CN111219150B (zh) 2018-11-26 2018-11-26 钻割冲一体化钻头

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111219150A CN111219150A (zh) 2020-06-02
CN111219150B true CN111219150B (zh) 2021-09-03

Family

ID=70805559

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811417472.1A Active CN111219150B (zh) 2018-11-26 2018-11-26 钻割冲一体化钻头

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111219150B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2221242A (en) * 1939-01-28 1940-11-12 I H Lyons Drill
CN101586441A (zh) * 2009-07-01 2009-11-25 煤炭科学研究总院重庆研究院 高压水射流煤层钻扩孔系统和方法
CN203856412U (zh) * 2014-05-30 2014-10-01 西安美尼矿山设备科技有限公司 高压水射流钻割一体化钻头

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI19992647A (fi) * 1999-12-09 2001-06-10 Robit Rocktools Ltd Oy Porakruunu
CN204663401U (zh) * 2015-06-09 2015-09-23 成都迪普金刚石钻头有限责任公司 一种提高心部破岩效率的pdc钻头
CN106320985B (zh) * 2016-09-18 2017-10-31 重庆大学 煤层高压水射流冲‑钻‑扩‑割一体化增透装置及其方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2221242A (en) * 1939-01-28 1940-11-12 I H Lyons Drill
CN101586441A (zh) * 2009-07-01 2009-11-25 煤炭科学研究总院重庆研究院 高压水射流煤层钻扩孔系统和方法
CN203856412U (zh) * 2014-05-30 2014-10-01 西安美尼矿山设备科技有限公司 高压水射流钻割一体化钻头

Also Published As

Publication number Publication date
CN111219150A (zh) 2020-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105422069B (zh) 一种高瓦斯突出煤层“钻‑冲‑割”耦合卸压增透方法
CN106988776B (zh) 松软破碎煤层钻孔护孔施工方法
CN101586441B (zh) 高压水射流煤层钻扩孔系统和方法
CN108547604B (zh) 一种钻冲压一体化装置与方法
CN102080525B (zh) 一种高压气体喷射掏穴卸压防突方法
CN102094668B (zh) 上抽巷高压水力掏穴卸压消突方法
CN103924938B (zh) 一种煤矿井下瓦斯抽采孔清孔钻头、清孔装置及清孔方法
CN202788631U (zh) 水力喷射钻头
CN108798540B (zh) 螺旋凸筋削孔卸压内排渣钻杆
CN207761583U (zh) 一种煤层增透用钻头
CN104563871B (zh) 一种水力冲孔、清淤与排渣一体化装置及方法
CN111577163B (zh) 一种双反循环连续排渣钻具
CN103291219A (zh) 钻进-冲孔一体化水力冲孔钻头
CN105298391A (zh) 瓦斯抽采钻孔钻冲一体化施工方法
CN208416512U (zh) 一种钻冲压一体化装置
CN109184571B (zh) 一种水平定向钻用引射器式反循环扩孔器及系统
CN213330913U (zh) 水射流内排渣式钻头
CN105370217A (zh) 一种内排粉式钻杆
CN201627535U (zh) 二次扩孔抽放钻头
CN107386987B (zh) 内排屑射流降压钻头
CN111219150B (zh) 钻割冲一体化钻头
CN102966310A (zh) 一种钻孔内水射流割缝诱喷装置及方法
CN106958418B (zh) 松软煤层瓦斯抽采钻孔护孔钻具
CN102926797B (zh) 煤矿三高区钻孔、排粉、增透一体化装置
CN212105742U (zh) 一种松软突出煤层钻机钻具系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20210813

Address after: 450000 room 505-6, Science Park, Henan University of technology, No. 1365, Zhongyuan Road, Jiaozuo City, Henan Province

Applicant after: Jiaozuo Quanan Technology Co.,Ltd.

Applicant after: HENAN POLYTECHNIC University

Address before: 454000 No. 2001 Century Avenue, hi tech Zone, Henan, Jiaozuo

Applicant before: HENAN POLYTECHNIC University

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant