下套管護(hù)孔鉆頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種井下破碎或松軟煤巖鉆進(jìn)過程中所使用的下套管護(hù)孔裝置，具體涉及一種下套管護(hù)孔鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有研宄表明:在對(duì)破碎或者松軟煤層進(jìn)行鉆孔時(shí)，煤的暴露面積大量增加，大量吸附瓦斯從微孔隙中解析出來(lái)進(jìn)入大孔隙和裂縫中，與游離瓦斯匯集在一起從孔壁周圍暴露表面釋放出來(lái)；同時(shí)由于孔壁周圍各類孔隙空間連通，煤層中瓦斯貯存的大量能量將迅速發(fā)散，在壓力梯度的作用下流向鉆孔，且松軟煤層彈性模量較低、泊松比較高、脆性大、易破碎，使成孔孔徑變小、塌孔，瓦斯通道變小、堵塞等。采用濕式鉆孔時(shí)，水在排渣的同時(shí)，對(duì)煤層物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)影響較大。其原因主要是煤的水化作用，即物理弱化作用和力學(xué)作用。煤塊浸水后，水沿裂隙、孔隙進(jìn)入煤中，潤(rùn)濕煤塊全部自由面上的每個(gè)顆粒；由于水分子的侵入，削弱了顆粒間的聯(lián)系，使得煤的力學(xué)性質(zhì)變差。同時(shí)當(dāng)水進(jìn)入到煤體孔隙、裂隙時(shí)會(huì)產(chǎn)生壓力，使煤體彈性屈服極限降低，易于產(chǎn)生塑性變形同；時(shí)還會(huì)降低煤體的抗剪強(qiáng)度，使其易于發(fā)生剪切破壞，導(dǎo)致其強(qiáng)度降低。表現(xiàn)為松軟煤層易發(fā)生“泥化”，失去支撐力。在地應(yīng)力的作用下，發(fā)生坍塌、掉塊等現(xiàn)象。由于鉆孔垮塌后封堵了瓦斯流動(dòng)的通道，大大影響煤層瓦斯的有效抽放，因此我國(guó)軟煤層瓦斯抽放鉆孔通?；ü茏鳛樘坠苓M(jìn)行護(hù)孔，以增加瓦斯的抽采效果。但是由于破碎或松軟煤層成孔后塌孔速度較快，往往導(dǎo)致套管無(wú)法下入設(shè)計(jì)深度，從而大大影響了通過下套管護(hù)孔來(lái)增加鉆孔瓦斯抽放的效果。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種下套管護(hù)孔效果明顯、易于操作、維護(hù)方便、成本較低的下套管護(hù)孔鉆頭。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:下套管護(hù)孔鉆頭，包括具有中心通孔的外部鉆頭體，外部鉆頭體前部的外形為三棱柱結(jié)構(gòu)，三棱柱結(jié)構(gòu)的棱邊處圓弧過渡，外部鉆頭體前端面上設(shè)有外部鉆頭支架，外部鉆頭支架上沿圓周方向均勻設(shè)有三個(gè)外部鉆刀合金片，每個(gè)外部鉆刀合金片均位于三棱柱結(jié)構(gòu)的一個(gè)棱邊，外部鉆頭體前端面上在其中兩個(gè)外部鉆刀合金片之間的位置開設(shè)有安裝槽，安裝槽的前、內(nèi)、外三面均敞口，外部鉆頭體前端在安裝槽內(nèi)設(shè)有可向前轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)部鉆頭體，內(nèi)部鉆頭體通過單向定位結(jié)構(gòu)連接在外部鉆頭體上，內(nèi)部鉆頭體前端設(shè)有位于中心通孔處的內(nèi)部鉆刀支架，內(nèi)部鉆刀支架上設(shè)有內(nèi)部鉆刀合金片。
[0005]所述單向定位結(jié)構(gòu)包括銷軸、拉簧和支撐定位凸起，銷軸設(shè)在外部鉆頭體的安裝槽內(nèi)，內(nèi)部鉆頭體轉(zhuǎn)動(dòng)連接在銷軸上，支撐定位凸起設(shè)在外部鉆頭體內(nèi)壁上并位于安裝槽的相對(duì)一側(cè)，內(nèi)部鉆頭體底面設(shè)有與銷軸垂直的長(zhǎng)槽，拉簧下端連接在外部鉆頭體內(nèi)壁上并臨近安裝槽一側(cè)，拉簧上端連接在內(nèi)部鉆頭體底面的長(zhǎng)槽內(nèi)，拉簧對(duì)內(nèi)部鉆頭體的拉力使支撐定位凸起與內(nèi)部鉆頭體下表面頂壓配合。
[0006]所述安裝槽的寬度等于內(nèi)部鉆頭體的寬度，安裝槽的深度等于內(nèi)部鉆頭體的厚度。
[0007]采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型在使用時(shí)，本實(shí)用新型的后端安裝在鉆桿前端，鉆機(jī)通過鉆桿驅(qū)動(dòng)本實(shí)用新型在軟煤層中施工鉆孔，在鉆孔過程中內(nèi)部鉆頭體為合上狀態(tài)(圖1所示)，拉簧的拉力以及支撐定位凸起的共同作用使內(nèi)部鉆頭體的長(zhǎng)度方向處于徑向狀態(tài)，在完成鉆孔施工后，鉆桿和本實(shí)用新型后撤0.5m，將套管從鉆桿內(nèi)部空腔伸入到鉆孔內(nèi)，當(dāng)套管進(jìn)入至本實(shí)新型的中心通孔內(nèi)時(shí)，套管將內(nèi)部鉆頭體向前頂，克服拉簧的拉力，內(nèi)部鉆頭體以銷軸為軸線向前轉(zhuǎn)動(dòng)至與鉆桿中心線平行狀態(tài)，然后將套管向前穿過本實(shí)用新型后固定在煤壁，最后本實(shí)用新型和鉆桿退出鉆孔后，將套管留在鉆孔中。
[0008]本實(shí)用新型中的外部鉆頭體的外徑采用95_或其它尺寸，外部鉆頭體內(nèi)徑采用40mm或其它尺寸。
[0009]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)新穎、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造、使用方便、體積小，易于下套管作業(yè)，下套管效果顯著，實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實(shí)用新型在內(nèi)部鉆頭體合上時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2是圖1中A-A剖視圖；
[0012]圖3是本實(shí)用新型在內(nèi)部鉆頭體打開時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)用新型的下套管護(hù)孔鉆頭，包括具有中心通孔11的外部鉆頭體2，外部鉆頭體2前部的外形為三棱柱結(jié)構(gòu)，三棱柱結(jié)構(gòu)的棱邊處圓弧過渡，夕卜部鉆頭體2前端面上設(shè)有外部鉆頭支架1，外部鉆頭支架I上沿圓周方向均勻設(shè)有三個(gè)外部鉆刀合金片6，每個(gè)外部鉆刀合金片6均位于三棱柱結(jié)構(gòu)的一個(gè)棱邊，外部鉆頭體2前端面上在其中兩個(gè)外部鉆刀合金片6之間的位置開設(shè)有安裝槽12，安裝槽12的前、內(nèi)、外三面均敞口，外部鉆頭體2前端在安裝槽12內(nèi)設(shè)有可向前轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)部鉆頭體5，內(nèi)部鉆頭體5通過單向定位結(jié)構(gòu)連接在外部鉆頭體2上，內(nèi)部鉆頭體5前端設(shè)有位于中心通孔11處的內(nèi)部鉆刀支架7，內(nèi)部鉆刀支架7上設(shè)有內(nèi)部鉆刀合金片3。
[0014]單向定位結(jié)構(gòu)包括銷軸8、拉簧4和支撐定位凸起9，銷軸8設(shè)在外部鉆頭體2的安裝槽12內(nèi)，內(nèi)部鉆頭體5轉(zhuǎn)動(dòng)連接在銷軸8上，支撐定位凸起9設(shè)在外部鉆頭體2內(nèi)壁上并位于安裝槽12的相對(duì)一側(cè)，內(nèi)部鉆頭體5底面設(shè)有與銷軸8垂直的長(zhǎng)槽10，拉簧4下端連接在外部鉆頭體2內(nèi)壁上并臨近安裝槽12 —側(cè)，拉簧4上端連接在內(nèi)部鉆頭體5底面的長(zhǎng)槽10內(nèi)，拉簧4對(duì)內(nèi)部鉆頭體5的拉力使支撐定位凸起9與內(nèi)部鉆頭體5下表面頂壓配合。
[0015]安裝槽12的寬度等于內(nèi)部鉆頭體5的寬度，安裝槽12的深度等于內(nèi)部鉆頭體5的厚度。
[0016]本實(shí)用新型在使用時(shí)，本實(shí)用新型的后端安裝在鉆桿前端，鉆機(jī)通過鉆桿驅(qū)動(dòng)本實(shí)用新型在軟煤層中施工鉆孔，在鉆孔過程中內(nèi)部鉆頭體5為合上狀態(tài)(圖1所示)，拉簧4的拉力以及支撐定位凸起9的共同作用使內(nèi)部鉆頭體5的長(zhǎng)度方向處于徑向狀態(tài)，在完成鉆孔施工后，鉆桿和本實(shí)用新型后撤0.5m，將套管從鉆桿內(nèi)部空腔伸入到鉆孔內(nèi)，當(dāng)套管進(jìn)入至本實(shí)新型的中心通孔11內(nèi)時(shí)，套管將內(nèi)部鉆頭體5向前頂，克服拉簧4的拉力，內(nèi)部鉆頭體5以銷軸8為軸線向前轉(zhuǎn)動(dòng)至與鉆桿中心線平行狀態(tài)，然后將套管向前穿過本實(shí)用新型后固定在煤壁，最后本實(shí)用新型和鉆桿退出鉆孔后，將套管留在鉆孔中。
[0017]本實(shí)用新型中的外部鉆頭體2的外徑采用95mm或其它尺寸，外部鉆頭體2內(nèi)徑采用40mm或其它尺寸。
[0018]以上實(shí)施例僅用以說明而非限制本實(shí)用新型的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.下套管護(hù)孔鉆頭，其特征在于:包括具有中心通孔的外部鉆頭體，外部鉆頭體前部的外形為三棱柱結(jié)構(gòu)，三棱柱結(jié)構(gòu)的棱邊處圓弧過渡，外部鉆頭體前端面上設(shè)有外部鉆頭支架，外部鉆頭支架上沿圓周方向均勻設(shè)有三個(gè)外部鉆刀合金片，每個(gè)外部鉆刀合金片均位于三棱柱結(jié)構(gòu)的一個(gè)棱邊，外部鉆頭體前端面上在其中兩個(gè)外部鉆刀合金片之間的位置開設(shè)有安裝槽，安裝槽的前、內(nèi)、外三面均敞口，外部鉆頭體前端在安裝槽內(nèi)設(shè)有可向前轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)部鉆頭體，內(nèi)部鉆頭體通過單向定位結(jié)構(gòu)連接在外部鉆頭體上，內(nèi)部鉆頭體前端設(shè)有位于中心通孔處的內(nèi)部鉆刀支架，內(nèi)部鉆刀支架上設(shè)有內(nèi)部鉆刀合金片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的下套管護(hù)孔鉆頭，其特征在于:所述單向定位結(jié)構(gòu)包括銷軸、拉簧和支撐定位凸起，銷軸設(shè)在外部鉆頭體的安裝槽內(nèi)，內(nèi)部鉆頭體轉(zhuǎn)動(dòng)連接在銷軸上，支撐定位凸起設(shè)在外部鉆頭體內(nèi)壁上并位于安裝槽的相對(duì)一側(cè)，內(nèi)部鉆頭體底面設(shè)有與銷軸垂直的長(zhǎng)槽，拉簧下端連接在外部鉆頭體內(nèi)壁上并臨近安裝槽一側(cè)，拉簧上端連接在內(nèi)部鉆頭體底面的長(zhǎng)槽內(nèi)，拉簧對(duì)內(nèi)部鉆頭體的拉力使支撐定位凸起與內(nèi)部鉆頭體下表面頂壓配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的下套管護(hù)孔鉆頭，其特征在于:所述安裝槽的寬度等于內(nèi)部鉆頭體的寬度，安裝槽的深度等于內(nèi)部鉆頭體的厚度。
【專利摘要】下套管護(hù)孔鉆頭，包括具有中心通孔的外部鉆頭體，外部鉆頭體前部的外形為三棱柱結(jié)構(gòu)，三棱柱結(jié)構(gòu)的棱邊處圓弧過渡，外部鉆頭體前端面上設(shè)有外部鉆頭支架，外部鉆頭支架上沿圓周方向均勻設(shè)有三個(gè)外部鉆刀合金片，每個(gè)外部鉆刀合金片均位于三棱柱結(jié)構(gòu)的一個(gè)棱邊，外部鉆頭體前端面上在其中兩個(gè)外部鉆刀合金片之間的位置開設(shè)有安裝槽，安裝槽的前、內(nèi)、外三面均敞口，外部鉆頭體前端在安裝槽內(nèi)設(shè)有可向前轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)部鉆頭體，內(nèi)部鉆頭體通過單向定位結(jié)構(gòu)連接在外部鉆頭體上，內(nèi)部鉆頭體前端設(shè)有位于中心通孔處的內(nèi)部鉆刀支架，內(nèi)部鉆刀支架上設(shè)有內(nèi)部鉆刀合金片。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)新穎、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造、使用方便、體積小，易于下套管作業(yè)，下套管效果顯著，實(shí)用性強(qiáng)，便于推廣應(yīng)用。
【IPC分類】E21B10-00, E21B7-20
【公開號(hào)】CN204609771
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520106342
【發(fā)明人】李定啟
【申請(qǐng)人】李定啟
【公開日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年2月14日