本實(shí)用新型涉及水電水利工程地質(zhì)鉆探領(lǐng)域，尤其涉及一種擴(kuò)孔器。

背景技術(shù)：

擴(kuò)孔鉆進(jìn)是指用相應(yīng)的擴(kuò)孔器具或鉆具在原勘探鉆孔內(nèi)進(jìn)行第二次鉆進(jìn)，以將原鉆孔某些孔深段的口徑切削擴(kuò)大至需要口徑的過程。在地質(zhì)鉆探時(shí)，因需要在鉆孔內(nèi)下放套管、跟進(jìn)套管或擴(kuò)大局部孔段口徑的要求，往往需要對(duì)全孔或部分孔深段進(jìn)行擴(kuò)孔作業(yè)。

在石油天然氣鉆探中，鉆孔擴(kuò)孔作業(yè)應(yīng)用較多，主要是提供滿足套管下入到孔內(nèi)的空間斷面。一般采用大口徑鉆頭直接從孔口自上而下將全鉆孔擴(kuò)大至與下放套管直徑相適應(yīng)的孔徑。但在某些成井困難的地質(zhì)條件下采用大口徑鉆頭直接成孔方式施工難度大，于是國內(nèi)已發(fā)展出了多種適用不同地質(zhì)條件和鉆機(jī)特點(diǎn)的擴(kuò)孔鉆頭或擴(kuò)孔器，如川石SH33型、史密斯FH547型、江鉆HJT537型、江鉆HJT547型和機(jī)械式可伸縮的PDC隨鉆擴(kuò)孔鉆具等擴(kuò)孔鉆頭或擴(kuò)孔器。

在工民建勘察、巖土工程的樁孔施工中，發(fā)展出了三翼正向擴(kuò)孔鉆頭、筒式階梯擴(kuò)孔鉆頭、鉸鏈?zhǔn)綏U件擴(kuò)孔鉆頭、偏心擴(kuò)孔鉆頭和機(jī)械壓出式伸縮擴(kuò)孔鉆頭等能適應(yīng)鉆機(jī)特點(diǎn)和不同覆蓋層地質(zhì)條件的擴(kuò)孔鉆頭。一般采用的是先小鉆取心或先施工先導(dǎo)鉆孔，再使用擴(kuò)孔鉆頭或擴(kuò)孔器從孔口或孔底位置自上而下擴(kuò)大孔徑成井，這種工藝不僅能提高鉆進(jìn)效率又能節(jié)省鉆井成本。

然而在水電水利地質(zhì)鉆探中，擴(kuò)孔鉆進(jìn)仍采用傳統(tǒng)的孔內(nèi)爆破，以滿足套管跟進(jìn)的需要。這主要是水電水利地質(zhì)鉆探的特點(diǎn)所決定的，水電水利鉆探工區(qū)一般位于交通條件極為不便的高山峽谷地區(qū)，大型鉆探設(shè)備、大型套管進(jìn)場十分困難，鉆探區(qū)域的河床覆蓋層深厚且組成復(fù)雜，含大直徑的孤塊石現(xiàn)象嚴(yán)重，覆蓋層架空現(xiàn)象突出，鉆孔沖洗液漏失量大，一般采用先取芯鉆進(jìn)后及時(shí)跟管的工序?qū)嵤?，因此無法采用先完成所有擴(kuò)孔作業(yè)后再下設(shè)套管的施工方式，因此也無法直接采用上述的各種擴(kuò)孔鉆進(jìn)施工方法。

另外，水電水利地質(zhì)鉆探孔內(nèi)爆破工藝存在火工產(chǎn)品使用手續(xù)辦理繁瑣，現(xiàn)場使用受到諸多的限制以及使用危險(xiǎn)等弊端，同時(shí)當(dāng)鉆孔深度較深時(shí)爆破效果很難達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，還存在藥包下放深度位置不到位可能造成套管被炸壞或炸斷，增加了處理套管的成本，還可能因套管處理困難導(dǎo)致鉆孔報(bào)廢。特別是當(dāng)套管跟進(jìn)遇到較大孤塊石或密實(shí)地層，采用孔內(nèi)爆破效果不明顯時(shí)，通常采用變徑處理的方式通過大孤塊石。變徑處理會(huì)導(dǎo)致孔徑過快減小，如果覆蓋層較厚，如大于100m以上時(shí)，該方法會(huì)導(dǎo)致成孔的難度和風(fēng)險(xiǎn)增大，還可能導(dǎo)致鉆孔無法形成終孔，進(jìn)而造成鉆孔報(bào)廢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題是提供一種可以用于水電水利地質(zhì)鉆探工程中的擴(kuò)孔器，可有效地對(duì)鉆孔進(jìn)行擴(kuò)孔鉆進(jìn)，同時(shí)可及時(shí)地跟進(jìn)套管。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：擴(kuò)孔器，包括鉆頭機(jī)構(gòu)、下連接管和上連接管；所述上連接管的下端與下連接管的上端相連；所述鉆頭機(jī)構(gòu)包括鉆頭體、閥桿、閥座、切削翼齒和彈簧；所述鉆頭體的一端與下連接管的上端連接；在鉆頭體上設(shè)置有閥桿孔，所述閥桿設(shè)置在下連接管內(nèi)，并且閥桿的下端可上下移動(dòng)地插入到所述閥桿孔內(nèi)，在鉆頭體上還設(shè)置有翼齒孔，所述翼齒孔的一端與閥桿孔連通，翼齒孔的另一端向下傾斜地從鉆頭體的外周壁面穿出；所述切削翼齒活動(dòng)地設(shè)置在所述翼齒孔內(nèi)，并且切削翼齒的一端與閥桿鉸接；所述閥座固定安裝在閥桿的上端，并且閥座位于下連接管和上連接管的連接處；所述彈簧套在位于閥座和鉆頭體之間的閥桿上；當(dāng)閥座移動(dòng)至與上連接管配合時(shí)為密封配合，當(dāng)閥座移動(dòng)至與下連接管配合時(shí)為間隙配合。

進(jìn)一步的是：在鉆頭體上還設(shè)置有導(dǎo)流孔，所述導(dǎo)流孔的一端從鉆頭體的上端穿出后與下連接管連通，導(dǎo)流孔的另一端與翼齒孔連通。

進(jìn)一步的是：在鉆頭體的兩側(cè)設(shè)置有兩個(gè)對(duì)稱分布的翼齒孔，與每個(gè)翼齒孔對(duì)應(yīng)地設(shè)置有一個(gè)切削翼齒。

進(jìn)一步的是：所述上連接管與下連接管之間為螺紋連接，所述下連接管與鉆頭體之間為螺紋連接。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型所述的擴(kuò)孔器，實(shí)現(xiàn)了利用水力控制相應(yīng)切削翼齒從鉆頭體的外周壁面上伸出，以進(jìn)行擴(kuò)孔切削作業(yè)?？蓪?shí)現(xiàn)從鉆孔內(nèi)套管底部開始進(jìn)行擴(kuò)孔，將下部地層擴(kuò)出略大于套管外徑的環(huán)狀間隙，以使套管繼續(xù)順利跟進(jìn)。本實(shí)用新型所述的擴(kuò)孔器可從鉆孔內(nèi)已放入的套管內(nèi)部下放到套管底部，然后再進(jìn)行回轉(zhuǎn)擴(kuò)孔，并且所擴(kuò)孔徑可大于跟進(jìn)套管的外徑，以便于套管的繼續(xù)下放跟進(jìn)。而且本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡單，操作過程方便，并且可以在鉆孔內(nèi)任意需要的位置進(jìn)行擴(kuò)孔作業(yè)，完全避免了采用孔內(nèi)爆破方式帶來的種種不便和使用時(shí)的安全隱患，簡化了水電水利地質(zhì)鉆探跟管作業(yè)的工藝流程，降低了鉆探現(xiàn)場管理的難度。另外，本實(shí)用新型采用水力作為控制力，并且還可直接利用水力作為沖洗液，在擴(kuò)孔的過程中進(jìn)行不斷地沖洗。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型所述得擴(kuò)孔器在自然狀態(tài)下的示意圖；

圖2為圖1所述的擴(kuò)孔器在擴(kuò)孔作業(yè)時(shí)的狀態(tài)示意圖；

圖中標(biāo)記為：切削翼齒1、轉(zhuǎn)軸2、閥桿3、鉆頭體4、下墊片5、閥桿孔41、翼齒孔42、導(dǎo)流孔43、彈簧6、下連接管7、上墊片8、閥座9、螺母10、上連接管11。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。

如圖1和圖2中所示，本實(shí)用新型所述的擴(kuò)孔器，包括鉆頭機(jī)構(gòu)、下連接管7和上連接管11；所述上連接管11的下端與下連接管7的上端相連；所述鉆頭機(jī)構(gòu)包括鉆頭體4、閥桿3、閥座9、切削翼齒1和彈簧6；所述鉆頭體4的一端與下連接管7的上端連接；在鉆頭體4上設(shè)置有閥桿孔41，所述閥桿3設(shè)置在下連接管7內(nèi)，并且閥桿3的下端可上下移動(dòng)地插入到所述閥桿孔41內(nèi)，在鉆頭體4上還設(shè)置有翼齒孔42，所述翼齒孔42的一端與閥桿孔41連通，翼齒孔42的另一端向下傾斜地從鉆頭體4的外周壁面穿出；所述切削翼齒1活動(dòng)地設(shè)置在所述翼齒孔42內(nèi)，并且切削翼齒1的一端與閥桿3鉸接；所述閥座9固定安裝在閥桿3的上端，并且閥座9位于下連接管7和上連接管11的連接處；所述彈簧6套在位于閥座9和鉆頭體4之間的閥桿3上；當(dāng)閥座9移動(dòng)至與上連接管11配合時(shí)為密封配合，當(dāng)閥座9移動(dòng)至與下連接管7配合時(shí)為間隙配合。

本實(shí)用新型所述的擴(kuò)孔器在使用時(shí)需要將上連接管11與上方相應(yīng)的鉆桿進(jìn)行連接，以通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)相應(yīng)的鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)擴(kuò)孔器整體轉(zhuǎn)動(dòng)。而在擴(kuò)孔器的下端，一般還可與相應(yīng)的鉆頭或者取芯鉆具進(jìn)行連接。另外，在進(jìn)行擴(kuò)孔作業(yè)時(shí)，還需要通過鉆桿向上連接管11內(nèi)通入具有一定水壓的水流；以通過水壓推動(dòng)閥座9在克服彈簧6的彈力后向下移動(dòng)；以使得閥座9與上連接管11的密封配合變?yōu)殚y座9向下移動(dòng)后與下連接管7之間的間隙配合，進(jìn)而可使得水流通過閥座9與下連接管7之間的間隙流過。而當(dāng)閥座9向下移動(dòng)時(shí)，則可帶動(dòng)閥桿3向下移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)切削翼齒1從翼齒孔42內(nèi)穿出，穿出后的切削翼齒1在隨著擴(kuò)孔器一起轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中實(shí)現(xiàn)擴(kuò)孔切削，以此實(shí)現(xiàn)擴(kuò)孔的目的。而當(dāng)施加的水壓取消時(shí)，閥座9將由于受到彈簧6的彈力作用而向上移動(dòng)，進(jìn)而閥座9再次與上連接管11密封配合，同時(shí)使切削翼齒1收回至翼齒孔42內(nèi)。具體的，閥座9可通過螺母10可拆卸地安裝在閥桿3的上端。并且一般的，閥座9、閥桿3、上連接管11和下連接管7優(yōu)選為同軸設(shè)置。

更具體的，參照附圖中所示，通常在彈簧6的兩端還可設(shè)置有相應(yīng)的上墊片8和下墊片5；另外，切削翼齒1一般可通過轉(zhuǎn)軸2可轉(zhuǎn)動(dòng)的與所述閥桿3鉸接連接。

另外，為了保持鉆頭機(jī)構(gòu)的平穩(wěn)性，參照附圖中所示，本實(shí)用新型中優(yōu)選在鉆頭體4的兩側(cè)設(shè)置有兩個(gè)對(duì)稱分布的翼齒孔42，與每個(gè)翼齒孔42對(duì)應(yīng)地設(shè)置有一個(gè)切削翼齒1。這樣，通過在兩側(cè)設(shè)置的兩個(gè)切削翼齒1，在進(jìn)行擴(kuò)孔切削的過程中，可使得整個(gè)鉆頭機(jī)構(gòu)的受力平穩(wěn)。當(dāng)然，不失一般性，也可設(shè)置有大于兩個(gè)的切削翼齒1，并且將相應(yīng)數(shù)量的切削翼齒1沿周向均勻的分布，以確保鉆頭機(jī)構(gòu)在擴(kuò)孔切削過程中的受力均衡。

另外，在鉆進(jìn)的過程中，應(yīng)當(dāng)保證水壓的持續(xù)穩(wěn)定，以保證切削翼齒1始終可進(jìn)行擴(kuò)孔切削作業(yè)。另外，從鉆桿內(nèi)流入到上連接管11，進(jìn)而流入到下連接管7內(nèi)的水將最終通過閥桿孔41和翼齒孔42后排出；并且在排出的過程中還可起到一定的沖洗效果，以確保擴(kuò)孔鉆進(jìn)的有效進(jìn)行。參照附圖2中待箭頭方向的曲線，其表示的既是水流的流動(dòng)過程。一般的，通入到擴(kuò)孔器內(nèi)的水可采用清水或無固相沖洗液，也可以是植物膠漿液或泥漿等低固相沖洗液。

另外，為了提高水流從下連接管11內(nèi)流入到對(duì)應(yīng)的翼齒孔42內(nèi)，還可進(jìn)一步在鉆頭體4上設(shè)置有導(dǎo)流孔43，所述導(dǎo)流孔43的一端從鉆頭體4的上端穿出后與下連接管7連通，導(dǎo)流孔43的另一端與翼齒孔42連通。這樣，水流將通過導(dǎo)流孔43直接流入到翼齒孔42內(nèi)，然后沿著翼齒孔42排出。

另外，為了便于連接，本實(shí)用新型進(jìn)一步可優(yōu)選設(shè)置上連接管11與下連接管7之間為螺紋連接，以及設(shè)置下連接管7與鉆頭體4之間為螺紋連接。而且還可在上連接管11上預(yù)留其與鉆桿連接的螺紋結(jié)構(gòu)，以及還可在鉆頭體4上設(shè)置與相應(yīng)的鉆頭或者取芯鉆具連接的螺紋結(jié)構(gòu)。