CN116065954A - 一种下管钻机两用式反循环钻机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种下管钻机两用式反循环钻机，涉及反循环钻机的领域，其包括钻机本体、设置于钻机本体一侧的钻杆和设置于钻杆上的钻头，还包括扩孔组件、下管组件和传动件。扩孔组件用于改变钻头的钻孔直径；下管组件用于将安装于钻井内的井管进行支撑；传动件用于在钻孔完成之后驱使下管组件与井管脱离。通过扩孔组件、下管组件和传动件的配合，钻机本体在钻孔过程中可以适应钻井直径改变的情况，适用性更广。

Description

一种下管钻机两用式反循环钻机

技术领域

本申请涉及反循环钻机的领域，尤其是涉及一种下管钻机两用式反循环钻机。

背景技术

钻机是一种用于勘探、土方作业或矿产资源开发作业中的机械设备，钻机带动钻具向地下钻进，破碎孔底岩石。现有的钻机由起升系统、旋转系统、循环系统、动力系统、传动系统、控制系统、底座以及其他辅助设备组成。其中反循环钻机，是通过钻井液的循环对钻井进行保护，并将钻井内的钻渣从钻井内带出，钻井液是用泥浆泵从钻井的井口(钻杆外面)向钻井内输送，再使用压缩空气或泥浆泵，从钻杆的中间抽出，反循环钻机的排渣能力较强，在卵石层等颗粒较大的地层中钻孔能力表现良好。

相关技术中的反循环钻机，同时具备钻井和下管的功能。在钻井完成之后，不需另外使用吊机将井管吊装放入钻井内，反循环钻机的适用性较广。

针对上述中的相关技术，发明人认为对于有特殊要求的钻井，如钻进到指定深度钻孔的直径需改变的情况，需将钻杆抬起更换钻头，然后再进行钻孔，钻孔完成之后再次将钻杆抬起将井管进行支撑，进而将井管安装入钻井内，此时反循环钻机不能同时进行钻进和下管作业。

发明内容

为了适应在钻孔过程中管井的直径需改变的情况，本申请提供一种下管钻机两用式反循环钻机。

本申请提供一种下管钻机两用式反循环钻机,采用如下的技术方案：

一种下管钻机两用式反循环钻机，包括钻机本体、设置于所述钻机本体一侧的钻杆和设置于所述钻杆上的钻头，还包括：

扩孔组件，所述扩孔组件用于改变所述钻头的钻孔直径；

下管组件，所述下管组件用于将安装于钻井内的井管进行支撑；

传动件，所述传动件用于在钻孔完成之后驱使所述下管组件与井管脱离。

通过采用上述技术方案，扩孔组件可改变钻头的钻孔直径，下管组件在钻孔完成之后将需要安装于钻井内的井管进行支撑，下管完成之后传动件驱动下管组件与井管相脱离，钻机本体在钻进过程中在钻进的钻孔直径改变的情况下，依旧可同时进行钻孔和下管，适用性更广。

可选的，所述扩孔组件包括设置于所述钻头侧壁上的扩孔杆和用于安装所述扩孔杆的铰接轴，所述扩孔杆通过铰接轴转动连接于所述钻头的外侧壁上，所述扩孔组件还包括设置于所述钻头内的第一电动伸缩杆，所述第一电动伸缩杆的活动端的端部与所述扩孔杆滑动连接。

通过采用上述技术方案，从而第一电动伸缩杆可通过其活动端的伸缩程度控制扩孔杆的转动角度，即可改变钻头的钻孔直径，方便快捷。

可选的，所述扩孔杆和所述铰接轴在所述钻头的外侧壁上均对称设置有两组，所述第一电动伸缩杆为双向伸缩杆结构，所述第一电动伸缩杆两个活动端的端部分别与对应的扩孔杆滑动连接。

通过采用上述技术方案，两组扩孔杆的设置，使得钻头在进行钻孔时更加稳定。

可选的，井管的侧壁上开设有连接槽，连接槽的侧壁上开设有卡接槽，所述下管组件包括竖直设置于所述钻头一侧的第二伸缩杆，所述第二伸缩杆的活动端与所述连接槽正对设置，所述第二伸缩杆的活动端上开设有安装槽，所述安装槽内设置有用于与井管卡接的弹性件。

通过采用上述技术方案，在与井管相连接时，使用弹性件与井管进行卡接，在将井管安装到指定位置时第二伸缩杆与井管之间的安装和拆卸都更加便捷。

可选的，所述连接槽的侧壁上开设有卡接槽，当所述第二伸缩杆的活动端进入所述连接槽内时，所述安装槽与所述连接槽连通，所述弹性件包括一端滑动设置于所述卡接槽内的卡接块，以及固定设置于所述卡接块底面与所述安装槽底部之间且用于驱使所述卡接块进入所述卡接槽内的第一弹簧。

通过采用上述技术方案，通过卡接块与卡接槽的连接，第二伸缩杆对井管进行支撑固定，安装简单便捷。

可选的，所述传动件为连接管，所述连接管一端与所述第一电动伸缩杆的固定端空腔内部连通，且连通位置位于所述第一电动伸缩杆的两个活动端之间；所述连接管的另一端与所述第二伸缩杆的固定端空腔内部连通，且连通位置始终位于所述第二伸缩杆活动端底面的上方；所述第一电动伸缩杆的固定端空腔内、所述第二伸缩杆的固定端空腔内以及所述连接管内填充有流体，当所述第一电动伸缩杆的活动端收缩时，所述第一电动伸缩杆固定端内的流体受到挤压并通过连接管进入所述第二伸缩杆的固定端内，使得第二伸缩杆的活动端进行收缩。

通过采用上述技术方案，流体通过连接管在第一电动伸缩杆的固定端和第二伸缩杆的固定端内进行流动，第一电动伸缩杆和第二伸缩杆的活动端可同时进行收缩和延伸，从而通过控制第一电动伸缩杆即可对第二伸缩杆进行联动控制。

可选的，所述钻头上开设有供所述第二伸缩杆安装的让位槽，还包括让位组件，所述让位组件用于当所述扩孔收缩时，驱使所述第二伸缩杆缩入所述让位槽内。

通过采用上述技术方案，让位组件的设置，使第二伸缩杆不会对井管的安装造成干涉。

可选的，所述让位槽的内侧壁上开设有滑槽，所述让位组件包括设置于所述滑槽内的控制件，所述控制件包括设置于所述滑槽内的第二弹簧、与所述第二弹簧相连接的挡板和安装于所述挡板上的控制杆，所述控制杆远离所述挡板的一端与所述第二伸缩杆相连接，当所述第二伸缩杆的活动端与井管相连接时，所述第二弹簧处于拉伸状态。

通过采用上述技术方案，当第二伸缩杆的活动端与井管脱离时，第二弹簧恢复形变，从而控制杆带动第二伸缩杆缩入让位槽内。

可选的，所述让位组件还包括连接杆，所述连接杆一端固定于所述第一电动伸缩杆靠近所述第二伸缩杆一侧的活动端上，所述连接杆的另一端与所述控制杆抵接，所述控制杆上开设有控制槽，当所述第二伸缩杆的活动端与井管相连接时，所述连接杆抵接于所述控制槽靠近所述第二伸缩杆一侧的侧壁上。

通过采用上述技术方案，连接杆与控制槽的配合，可使第一电动伸缩杆的活动端在伸出钻头外时带动控制杆将第二伸缩杆从让位槽内推出。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过扩孔组件、下管组件和传动件的配合，钻机本体在钻进过程中可以适应管井直径改变的情况，适用性更广；

2.流体通过连接管在第一电动伸缩杆的固定端和第二伸缩杆的固定端内进行流动，第一电动伸缩杆和第二伸缩杆的活动端可同时进行收缩和延伸，从而通过控制第一电动伸缩杆即可对第二伸缩杆进行联动控制；

3.让位组件可使第二伸缩杆不会对井管的安装产生干涉。

附图说明

图1为本实施例一种下管钻机两用式反循环钻机结构示意图；

图2为钻头的剖面结构示意图；

图3为图2中A处的局部放大示意图。

附图标记说明：

1、钻机本体；2、钻杆；3、钻头；31、让位槽；32、滑槽；4、扩孔组件；41、扩孔杆；42、铰接轴；43、第一电动伸缩杆；5、下管组件；51、第二伸缩杆；511、安装槽；52、弹性件；521、第一弹簧；522、卡接块；6、连接管；7、让位组件；71、控制件；711、第二弹簧；712、挡板；713、控制杆；7131、控制槽；72、连接杆；8、井管；81、连接槽；82、卡接槽。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

参照图1和图2，本申请实施例公开一种下管钻机两用式反循环钻机，包括钻机本体1、竖直设置于钻机本体1一侧的钻杆2和设置于钻杆2正下方且与钻杆2同轴设置的钻头3，钻机本体1用于驱使钻杆2绕自身轴线进行转动，还包括均设置于钻头3上的扩孔组件4、下管组件5和传动件。

钻头3为由金属制成的圆柱状结构，扩孔组件4包括扩孔杆41和铰接轴42，扩孔杆41由金属材料制成，扩孔杆41的下端活动设置于钻头3的外侧壁上，扩孔杆41的上端穿设有铰接轴42，铰接轴42固定设置于钻头3的侧壁上，扩孔杆41绕铰接轴42转动设置于钻头3的外侧壁上；扩孔组件4还包括固定设置于钻头3内的第一电动伸缩杆43，第一电动伸缩杆43水平设置于钻头3内，第一电动伸缩杆43的活动端的端部与扩孔杆41滑动连接，且扩孔杆41的铰接轴线与第一电动伸缩杆43活动端的运动方向相垂直。

当钻机本体1钻孔的直径改变时，第一电动伸缩杆43的活动端从钻头3内伸出，进而第一电动伸缩杆43的活动端的端部与扩孔杆41滑动抵接，扩孔杆41绕铰接轴42转动，扩孔杆41的底端逐渐远离钻头3。从而钻头3的钻孔直径可变大，可适应在钻孔时钻井直径需改变的情况。

扩孔杆41和铰接轴42在钻头3的外侧壁上均对称设置有两组，第一电动伸缩杆43为双向伸缩杆结构，第一电动伸缩杆43两个活动端的端部分别与对应的扩孔杆41滑动连接。两组扩孔杆41的设置，使得钻头3在进行钻孔时更加稳定。

参照图2和图3，下管组件5包括活动设置于钻头3外侧壁上的第二伸缩杆51，第二伸缩杆51竖直设置于钻头3一侧，第二伸缩杆51的活动端竖直向上设置，钻头3的侧壁上开设有供第二伸缩杆51安装的让位槽31，第二收缩杆可完全缩入让位槽31内，缩入让位槽31后第二伸缩杆51的外侧壁与钻头3的外侧壁相平齐，且在本实施例中，第二伸缩杆51靠近让位槽31的一侧壁厚为另一侧壁厚的5倍以上，当第二伸缩杆51延伸出让位槽31对井管8进行支撑时，第二伸缩杆51的一侧仍位于让位槽31内。第二伸缩杆51的活动端的顶部开设有安装槽511，安装槽511内设置有弹性件52，弹性件52用于与井管8相卡接。

井管8的内径大于钻头3的直径，井管8的下端面上开设有供第二伸缩杆51的活动端嵌设的连接槽81，连接槽81的横截面为圆环状结构，第二伸缩杆51的活动端与连接槽81正对设置，连接槽81的内侧壁上开设有卡接槽82，卡接槽82与连接槽81相连通，且卡接槽82的横截面也为圆环状结构。弹性件52包括一端滑动设置于卡接槽82内的卡接块522，以及固定设置于卡接块522底面与安装槽511底部之间且用于驱使卡接块522进入卡接槽82内的第一弹簧521，卡接块522由安装槽511内部向外呈缩口结构。

当第二伸缩杆51的活动端安装于连接槽81内时，卡接块522将第一弹簧521压缩，从而卡接块522缩入安装槽511内，当第二伸缩杆51的活动端完全进入连接槽81内时，安装槽511与卡接槽82相连通，此时第一弹簧521恢复弹性形变将卡接块522从安装槽511内弹出，从而卡接块522嵌入卡接槽82内，第二伸缩杆51对井管8进行支撑，安装简单便捷；当第二伸缩杆51的活动端需从连接槽81内伸出时，第二伸缩杆51的活动端向下运动，卡接块522在缩口结构的作用下随着第二伸缩杆51活动端的向下运动缩入安装槽511内，进而随着第二伸缩杆51的活动端运动与井管8脱离。

传动件为连接管6，连接管6设置于钻头3内，连接管6为橡胶制的软管，连接管6的一端与第一电动伸缩杆43的固定端空腔内部连通，且连通位置位于第一电动伸缩杆43的两个活动端之间；连接管6的另一端与第二伸缩杆51的固定端空腔内部连通，且连通位置始终位于第二伸缩杆51活动端底面的上方；第一电动伸缩杆43的固定端空腔内、第二伸缩杆51的固定端空腔内、以及连接管6内填充有流体，流体可以为空气、水或其他液体，当第一电动伸缩杆43的活动端收缩时，第一电动伸缩杆43固定端内的流体受到挤压并通过连接管6进入所述第二伸缩杆51的固定端内，使得第二伸缩杆51的活动端进行收缩，从而第一电动伸缩杆43和第二伸缩杆51的活动端可同时进行收缩或延伸。

在使用时控制第一电动伸缩杆43的活动端从钻头3内伸出，与扩孔杆41抵接，从而驱使扩孔杆41绕铰接轴42进行转动，扩大钻头3的钻孔直径，此时流体从第二伸缩杆51的固定端内流向第一电动伸缩杆43的固定端内，从而第二伸缩杆51的活动端延伸进入连接槽81内与井管8相连接，从而第二伸缩杆51对井管8进行支撑。

钻头3内还设置有让位组件7，钻头3上开设有供第二伸缩杆51安装的让位槽31，让位槽31的侧壁上开设有滑槽32，让位组件7包括控制件71和连接杆72。控制件71包括设置于滑槽32内的第二弹簧711、与第二弹簧711相连接的挡板712和安装于挡板712上的控制杆713，控制杆713远离挡板712的一端与第二伸缩杆51的外侧壁相连接，当第二伸缩杆51的活动端与井管8相连接时，第二弹簧711处于拉伸状态。在本实施例中，第二弹簧711设置有两个，两个第二弹簧711的设置可使第二伸缩杆51的受力更加稳定。

当井管8安装完成之后，控制第一电动伸缩杆43的活动端收缩，扩孔杆41在无第一电动伸缩杆43的活动端的作用力的情况下绕铰接轴42转动到与钻头3的侧壁相贴合，此时流体从第一电动伸缩杆43的固定端内流向第二伸缩杆51的固定端内，第二伸缩杆51的活动端在流体的挤压下缩入第二伸缩杆51的固定端内，从而第二伸缩杆51的活动端从井管8的连接槽81内脱出，脱出过程中第二伸缩杆51的活动端向下运动，卡接块522在缩口结构的作用下从卡接槽82内脱出缩入安装槽511内，进而第二伸缩杆51从井管8的连接槽81内脱落，井管8安装于钻井内壁上。

连接杆72底端固定于第一电动伸缩杆43靠近第二伸缩杆51一侧的活动端上，连接杆72的顶端与控制杆713的下端相抵接，控制杆713上开设有控制槽7131，控制槽7131的开设方向与控制杆713的长度方向相同，且控制槽7131的长度为第二伸缩杆51从钻头3内伸出的横向距离。

第一电动伸缩杆43的活动端从钻头3内伸出时，连接杆72随第一电动伸缩杆43的活动端的延伸进行移动，且连接杆72抵接于控制槽7131靠近第二伸缩杆51一侧的侧壁上，从而连接杆72带动控制杆713将第二伸缩杆51从让位槽31内推出；同时，第一电动伸缩杆43的活动端从钻头3内伸出对扩孔杆41施加作用力，扩孔杆41绕铰接轴42转动，第二伸缩杆51固定端内的流体通过连接管6进入第一电动伸缩杆43的固定端内，第二伸缩杆51的活动端延伸并嵌入连接槽81内，从而第二伸缩杆51的活动端与井管8相连接。通过连接杆72与控制槽7131的配合，可使第一电动伸缩杆43的活动端在伸出钻头3外时带动控制杆713将第二伸缩杆51从让位槽31内推出，进而使第二伸缩杆51与井管8连接，操作简单便捷。

本申请实施例一种下管钻机两用式反循环钻机的实施原理为：当钻机本体1在钻孔时需适应钻井直径改变的情况时，第一电动伸缩杆43启动，第一电动伸缩杆43的活动端与扩孔杆41抵接并使扩孔杆41绕铰接轴42进行转动，钻头3的钻孔直径增大；同时流体从第二伸缩杆51的固定端内流向第一电动伸缩杆43的固定端内，从而第二伸缩杆51的活动端延伸进入井管8的连接槽81内与井管8相连接；在井管8安装完成之后，控制第一电动伸缩杆43的活动端进行收缩，使扩孔杆41转动与钻头3的侧壁贴合，此时流体从第一电动伸缩杆43的固定端内流向第二伸缩杆51的固定端内使得第二伸缩杆51的活动端缩入第二伸缩杆51的固定端内，从而第二伸缩杆51的活动端与井管8脱离，且在第二弹簧711的作用下第二伸缩杆51缩入让位槽31内，井管8安装于钻井的内壁上。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种下管钻机两用式反循环钻机，其特征在于，包括钻机本体（1）、设置于所述钻机本体（1）一侧的钻杆（2）和设置于所述钻杆（2）上的钻头（3），还包括：

扩孔组件（4），所述扩孔组件（4）用于改变所述钻头（3）的钻孔直径；

下管组件（5），所述下管组件（5）用于将安装于钻井内的井管（8）进行支撑；

传动件，所述传动件用于在钻孔完成之后驱使所述下管组件（5）与井管（8）脱离。

2.根据权利要求1所述的一种下管钻机两用式反循环钻机，其特征在于：所述扩孔组件（4）包括设置于所述钻头（3）侧壁上的扩孔杆（41）和用于安装所述扩孔杆（41）的铰接轴（42），所述扩孔杆（41）通过铰接轴（42）转动连接于所述钻头（3）的外侧壁上，所述扩孔组件（4）还包括设置于所述钻头（3）内的第一电动伸缩杆（43），所述第一电动伸缩杆（43）的活动端的端部与所述扩孔杆（41）滑动连接。

3.根据权利要求2所述的一种下管钻机两用式反循环钻机，其特征在于：所述扩孔杆（41）和所述铰接轴（42）在所述钻头（3）的外侧壁上均对称设置有两组，所述第一电动伸缩杆（43）为双向伸缩杆结构，所述第一电动伸缩杆（43）两个活动端的端部分别与对应的扩孔杆（41）滑动连接。

4.根据权利要求3所述的一种下管钻机两用式反循环钻机，其特征在于：井管（8）的侧壁上开设有连接槽（81），连接槽（81）的侧壁上开设有卡接槽（82），所述下管组件（5）包括竖直设置于所述钻头（3）一侧的第二伸缩杆（51），所述第二伸缩杆（51）的活动端与所述连接槽（81）正对设置，所述第二伸缩杆（51）的活动端上开设有安装槽（511），所述安装槽（511）内设置有用于与井管（8）卡接的弹性件（52）。

5.根据权利要求4所述的一种下管钻机两用式反循环钻机，其特征在于：所述连接槽（81）的侧壁上开设有卡接槽（82），当所述第二伸缩杆（51）的活动端进入所述连接槽（81）内时，所述安装槽（511）与所述连接槽（81）连通，所述弹性件（52）包括一端滑动设置于所述卡接槽（82）内的卡接块（522），以及固定设置于所述卡接块（522）底面与所述安装槽（511）底部之间且用于驱使所述卡接块（522）进入所述卡接槽（82）内的第一弹簧（521）。

6.根据权利要求5所述的一种下管钻机两用式反循环钻机，其特征在于：所述传动件为连接管（6），所述连接管（6）一端与所述第一电动伸缩杆（43）的固定端空腔内部连通，且连通位置位于所述第一电动伸缩杆（43）的两个活动端之间；所述连接管（6）的另一端与所述第二伸缩杆（51）的固定端空腔内部连通，且连通位置始终位于所述第二伸缩杆（51）活动端底面的上方；所述第一电动伸缩杆（43）的固定端空腔内、所述第二伸缩杆（51）的固定端空腔内以及所述连接管（6）内填充有流体，当所述第一电动伸缩杆（43）的活动端收缩时，所述第一电动伸缩杆（43）固定端内的流体受到挤压并通过连接管（6）进入所述第二伸缩杆（51）的固定端内，使得第二伸缩杆（51）的活动端进行收缩。

7.根据权利要求6所述的一种下管钻机两用式反循环钻机，其特征在于：所述钻头（3）上开设有供所述第二伸缩杆（51）安装的让位槽（31），还包括让位组件（7），所述让位组件（7）用于当所述扩孔杆（41）收缩时，驱使所述第二伸缩杆（51）缩入所述让位槽（31）内。

8.根据权利要求7所述的一种下管钻机两用式反循环钻机，其特征在于：所述让位槽（31）的内侧壁上开设有滑槽（32），所述让位组件（7）包括设置于所述滑槽（32）内的控制件（71），所述控制件（71）包括设置于所述滑槽（32）内的第二弹簧（711）、与所述第二弹簧（711）相连接的挡板（712）和安装于所述挡板（712）上的控制杆（713），所述控制杆（713）远离所述挡板（712）的一端与所述第二伸缩杆（51）相连接，当所述第二伸缩杆（51）的活动端与井管（8）相连接时，所述第二弹簧（711）处于拉伸状态。

9.根据权利要求8所述的一种下管钻机两用式反循环钻机，其特征在于：所述让位组件（7）还包括连接杆（72），所述连接杆（72）一端固定于所述第一电动伸缩杆（43）靠近所述第二伸缩杆（51）一侧的活动端上，所述连接杆（72）的另一端与所述控制杆（713）抵接，所述控制杆（713）上开设有控制槽（7131），当所述第二伸缩杆（51）的活动端与井管（8）相连接时，所述连接杆（72）抵接于所述控制槽（7131）靠近所述第二伸缩杆（51）一侧的侧壁上。

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