專利名稱：內(nèi)螺旋筒式組合巖石鉆具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種內(nèi)螺旋筒式組合巖石鉆具，適用于鉆成孔施工作業(yè)。
背景技術(shù)：
在旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)施工過程中鉆具的選擇至關(guān)重要。在硬巖地層鉆進(jìn)工況下，可以 選用筒式巖石鉆具及短螺旋鉆具，但在實(shí)際應(yīng)用過程中，均存在著影響鉆進(jìn)效率和成孔質(zhì) 量的問題。普通筒式巖石鉆具的工作原理是鉆具外筒體下方的切削工具在地層中切割出一 個環(huán)形槽，在提鉆時利用鉆機(jī)上提拉力拉斷巖心，巖心依靠巖屑之間的粘附和卡堵被鉆具 攜帶到地表后卸除。其優(yōu)點(diǎn)是施加在切削工具上的比壓力大，切削效率高，但是在旋挖鉆進(jìn) 成孔過程中由于鉆孔機(jī)能力、巖心長徑比及地層特性等原因，常會出現(xiàn)無法拉斷巖心，或是 巖屑在提鉆過程中脫落的情況。短螺旋鉆具利用沿螺旋葉片布置的切削工具可有效破碎巖 心，但常會出現(xiàn)巖渣從葉片外側(cè)脫落的情況。因此目前在大口徑旋挖鉆進(jìn)施工過程中目前 通常采用分級組合鉆進(jìn)的工法，即先采用小規(guī)格的筒式巖石鉆具切削并取出巖心，隨后再 使用大規(guī)格的螺旋鉆具完成擴(kuò)孔工作，最后再使用清孔鉆頭完成成孔工作，工序復(fù)雜，效率 低下。在此種情況下，需要研究新型式的巖石鉆具，有效解決硬巖地層鉆進(jìn)以及攜帶巖 心的問題，簡化工作步驟，提高鉆進(jìn)效率。
發(fā)明內(nèi)容為了解決目前硬巖地層旋挖鉆進(jìn)施工工序復(fù)雜及鉆進(jìn)困難、難以有效攜帶巖心的 問題，本實(shí)用新型提供一種內(nèi)螺旋筒式組合巖石鉆具，該鉆具可完成鉆孔、碎巖、成孔的工 作。該鉆具由連接法蘭1、加強(qiáng)筋2、連接蓋板3、外筒體4、耐磨條5、芯軸連接板6、螺 旋芯軸7、螺旋葉片8、切削工具9、貫通開口 10組成，所述外筒體通過連接蓋板與連接法蘭 固定連接。螺旋芯軸與外筒體完全同心，通過芯軸連接板與連接法蘭固定連接。螺旋葉片 的內(nèi)側(cè)與芯軸固定連接，外側(cè)與外筒體的內(nèi)壁固定連接。數(shù)個螺旋葉片沿圓周方向均勻布 置。所述切削工具分別固定在外筒體與螺旋葉片的下端。優(yōu)選地，所述螺旋葉片上的切削工具的下端高于外筒體上切削工具的下端。優(yōu)選地，所述螺旋葉片設(shè)置為兩片，對稱布置。優(yōu)選地，所述若干個耐磨條分為2至3組，圓周方向均勻布置，每組耐磨條自上而 下延軸向方向均勻間隔布置。所述貫通開口在圓周方向上均勻布置在各組耐磨條之間的空隙內(nèi)。優(yōu)選地，各貫通開口的位置設(shè)置在筒體的不同高度位置。外筒超前鉆進(jìn)，利用外筒體上的切削工具相對于螺旋葉片上的切削工具的高度差 和徑向位置差，實(shí)現(xiàn)分級鉆進(jìn)、破碎的功能。外筒體上切削工具先切削地層，利用外筒體上 切削工具較大的比壓力先克服地層圍壓切削地層，巖心進(jìn)入外筒體內(nèi)部后螺旋葉片上的切削工具開始對去除圍壓之后的巖心進(jìn)行破碎切削，破碎后的巖心沿螺旋葉片導(dǎo)向進(jìn)入筒體 內(nèi)壁與芯軸之間的空間內(nèi)。在提鉆過程中，相比起相同外徑規(guī)格的單筒體的筒式巖石鉆具， 內(nèi)螺旋筒式組合巖石鉆具在切削巖層之后對巖心進(jìn)行了破碎，所需拉力大幅降低。芯軸與 筒體內(nèi)壁之間的巖心依靠芯軸以及外筒體內(nèi)壁之間的摩擦力及卡阻力攜帶到地面，外筒體 內(nèi)表面與螺旋芯軸外表面及螺旋葉片組成相對封閉的環(huán)形空間，此設(shè)計(jì)減小了筒體內(nèi)部空 間，增大了巖心的長徑比，提高了提鉆過程中發(fā)生巖心楔形卡堵的幾率，便于攜帶巖心。本實(shí)用新型的有益效果是一種鉆具實(shí)現(xiàn)多種功能，改善取心效果，簡化施工工序， 提高鉆進(jìn)效率，有效降低成本。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1為內(nèi)螺旋筒式組合巖石鉆具的正視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為內(nèi)螺旋筒式組合巖石鉆具的仰視結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.連接法蘭，2.加強(qiáng)筋，3.連接蓋板，4.外筒體，5.耐磨條，6.芯軸連接板， 7.螺旋芯軸，8.螺旋葉片，9.切削工具，10.貫通開口。
具體實(shí)施方式
一種內(nèi)螺旋筒式組合巖石鉆具，包括連接法蘭1、加強(qiáng)筋2、連接蓋板3、外筒體4、 耐磨條5、芯軸連接板6、螺旋芯軸7、螺旋葉片8、切削工具9、貫通開口 10。連接法蘭1根 據(jù)鉆機(jī)配套，一般為方形，其上有連接穿銷孔，通過銷軸與鉆機(jī)鉆桿相連接。連接法蘭1與 加強(qiáng)筋2、連接蓋板3固定在一起，連接法蘭1在圓形連接蓋板3的中心部位，與連接蓋板水 平面保證垂直，外筒體4上端與連接蓋板3固定為一體，連接法蘭1同心，螺旋芯軸7、芯軸 連接板6與連接法蘭1固定為一體，保證螺旋芯軸7與外筒體4保持同心，并且保證與連接 蓋板的垂直度。螺旋葉片8與螺旋芯軸7固定為一體。在外筒體4的外壁沿圓周方向均勻 地布置有2至3組耐磨條5，每組耐磨條若干條，耐磨條5起到抗磨、扶正鉆具的作用，在外 筒體4和螺旋葉片8的下部均固定有數(shù)個切削工具9，切削工具9交錯布置，切削巖層。在使用過程中，首先鉆機(jī)鉆桿通過連接法蘭1向鉆具傳遞扭矩和壓力，鉆具的外 筒體5上的切削工具低于螺旋葉片8上的切削工具，外筒體上安裝的切削工具首先切削地 層，可以充分發(fā)揮鉆具比壓，壓入地層，巖心隨之進(jìn)入筒式鉆具外筒體4內(nèi)部，切削到一定 深度后，螺旋葉片8上的切削工具開始工作，切削進(jìn)入到外筒體4內(nèi)部的巖心，已經(jīng)去除地 層圍壓的巖心破碎阻力降低，可實(shí)現(xiàn)有效破碎，破碎后的巖心沿螺旋葉片8的導(dǎo)向進(jìn)入外 筒體4內(nèi)部以及螺旋芯軸7之間的空間之中，螺旋葉片8與外筒體4及芯軸組成相對封閉 的環(huán)形空間，在提鉆過程中增大巖心之間發(fā)生的卡堵，便于有效攜帶巖心到地表。鉆具將巖心攜帶到地表后，利用鉆機(jī)反轉(zhuǎn)，使破碎的巖心沿著螺旋葉片導(dǎo)向脫落 下來。為便于清除巖心，在外筒體4上布置有不同高度的貫通開口 10，可在發(fā)生巖心卡堵時 自鉆具外部施加外力加速巖心的卸除。
權(quán)利要求一種內(nèi)螺旋筒式組合巖石鉆具，其特征在于，包括連接法蘭(1)、加強(qiáng)筋(2)、連接蓋板(3)、外筒體(4)、耐磨條(5)、芯軸連接板(6)、螺旋芯軸(7)、螺旋葉片(8)、切削工具(9)、貫通開口(10)組成；連接法蘭(1)、加強(qiáng)筋(2)、連接蓋板(3)及芯軸連接板(6)組成連接部件；螺旋芯軸(7)與螺旋葉片(8)組成內(nèi)螺旋，其上端與所述連接部件固定連接；外筒體(4)套裝在所述內(nèi)螺旋的外側(cè)，其上端與所述連接部件固定連接。
2.按權(quán)利要求1所述的內(nèi)螺旋筒式組合巖石鉆具，其特征在于，外筒體(4)通過連接蓋 板(3)與連接法蘭(1)固定連接；螺旋芯軸(7)通過芯軸連接板(6)與連接法蘭(1)固定 為一體，螺旋芯軸(7)與外筒體(4)同心。
3.按權(quán)利要求1所述的內(nèi)螺旋筒式組合巖石鉆具，其特征在于，螺旋芯軸(7)的下端固 定有數(shù)片螺旋葉片(8)；數(shù)片螺旋葉片(8)沿圓周方向均勻布置。
4.按權(quán)利要求1所述的內(nèi)螺旋筒式組合巖石鉆具，其特征在于，在外筒體(4)和螺旋葉 片(8)的下部均固定有數(shù)個切削工具(9)，切削工具(9)交錯布置，切削巖層。
5.按權(quán)利要求1所述的內(nèi)螺旋筒式組合巖石鉆具，其特征在于，外筒體(4)上布置的切 削工具(9)比螺旋葉片(8)上布置的切削工具(9)低一定高度。
6.按權(quán)利要求1所述的內(nèi)螺旋筒式組合巖石鉆具，其特征在于，在外筒體(4)的外表 面上圓周方向上均勻地布置有若干組耐磨條(5)，耐磨條呈螺旋上升，每組耐磨條沿外筒體 (4)軸向自上而下間隔均布，耐磨條(5)起到抗磨及扶正鉆具的作用。
7.按權(quán)利要求1所述的內(nèi)螺旋筒式組合巖石鉆具，其特征在于，貫通開口(10)在圓周 方向上均勻布置在各組耐磨條(5)之間的空隙內(nèi)；各貫通開口設(shè)置在筒體的不同高度位置。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種內(nèi)螺旋筒式組合巖石鉆具，包括連接部分、外筒體、螺旋芯軸、螺旋葉片及若干切削工具等組成；所述外筒體的上部與連接蓋板固定連接為一體，螺旋葉片與螺旋芯軸通過芯軸連接板與連接法蘭固定連接在一起；所述若干切削工具固定連接在外筒體及螺旋葉片的下端；外筒體外表面上固定連接有若干組均勻布置的呈螺旋上升的耐磨條。外筒體上的切削工具環(huán)狀切削巖層后，巖心進(jìn)入筒體，螺旋葉片上的切削工具破碎巖心，破碎的巖心進(jìn)入芯軸與外筒體之間的空間，在提鉆過程中，螺旋葉片與外筒體及芯軸組成的空間，大幅提高了攜帶巖心的能力，提高了鉆具的鉆進(jìn)效率和成孔速度。
文檔編號E21B10/04GK201738814SQ20102023720
公開日2011年2月9日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者馮美貴, 史新慧, 朱迪斯, 楊鵬, 翁煒, 黃玉文 申請人:北京探礦工程研究所