[實(shí)用新型]液壓機(jī)械式隨鉆變徑擴(kuò)孔鉆頭

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201220739978.6
• 申請(qǐng)日: 2012-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203008787U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李建軍;王保玉;白培康;李國(guó)富;毛虎平;韓文梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中北大學(xué);山西藍(lán)焰煤層氣集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21B10/28
• 分類(lèi)號(hào): E21B10/28
• 代理公司: 太原晉科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 鄭晉周

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種鉆具，具體為一種液壓機(jī)械式隨鉆變徑擴(kuò)孔鉆頭。

背景技術(shù)

井下鉆孔抽采煤層氣是煤礦瓦斯治理和消除煤與瓦斯突出的主要措施之一，通過(guò)抽采降低煤層瓦斯含量，減少巷道掘井和回采工作面回采時(shí)的瓦斯涌出量，降低煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)性。煤礦井下增加抽放煤層氣的方法主要是通過(guò)增加鉆孔密度，縮小鉆孔間距，如采用密集鉆孔；或改變煤層鉆孔布置方式，如由平行鉆孔改為交叉鉆孔；或者增加抽放鉆孔直徑；或增加鉆孔抽放負(fù)壓的方法來(lái)提高煤層鉆孔瓦斯抽放量，其缺點(diǎn)是增加了鉆孔的施工量和鉆孔進(jìn)尺量，費(fèi)用增加。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，由于煤層滲透性差，裂隙不發(fā)育，在井下直接進(jìn)行鉆孔抽采，由于鉆孔孔徑較小，影響范圍有限，瓦斯自然釋放的速度和產(chǎn)量效果都比較差，抽采效果有時(shí)并不明顯。所以本領(lǐng)域技術(shù)人員又開(kāi)發(fā)出了在煤層中造穴的技術(shù)，通過(guò)造穴擴(kuò)大煤層裸露面積，增大煤層裂隙，從而使煤層氣溢出量增加。為了使鉆頭在退鉆的過(guò)程中也能實(shí)現(xiàn)連續(xù)造穴的功能，急需開(kāi)發(fā)一種新型的鉆具。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型為了解決在煤層中鉆進(jìn)過(guò)程后退鉆過(guò)程中連續(xù)造穴的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種液壓機(jī)械式隨鉆變徑擴(kuò)孔鉆頭。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，一種液壓機(jī)械式隨鉆變徑擴(kuò)孔鉆頭，包括上接頭、殼體、心管、心軸、鉆頭、活塞系統(tǒng)、鉆井液流向控制系統(tǒng)、隨鉆擴(kuò)孔牙輪臂總成。

所述的殼體包括依次連接的上殼體、中殼體、下殼體，上接頭連接上殼體，上殼體和中殼體中布置心管，中殼體和下殼體中穿設(shè)心軸，心軸下端連接鉆頭，在心軸外側(cè)套有大彈簧，大彈簧卡于下殼體和心軸之間，活塞系統(tǒng)包括活塞，活塞腔及活塞腔連接孔，鉆井液流向控制系統(tǒng)設(shè)置在心管與心軸之間，鉆井液流向控制系統(tǒng)包括連接管，連接管一端為壓帽，另一端為入水口，外壁安裝有環(huán)形的小彈簧，連接管側(cè)壁為過(guò)液長(zhǎng)孔，連接管上端壓帽位于心管底端，連接管下端和心軸連通，上殼體和中殼體中形成的腔體內(nèi)設(shè)有環(huán)形的活塞，活塞上表面積大于下表面積；所述的隨鉆擴(kuò)孔牙輪臂總成包括在活塞側(cè)面連接的齒形桿，在中殼體外側(cè)設(shè)有齒輪，所述的齒輪和齒形桿嚙合，在齒輪上連接有牙輪臂，在中殼體上設(shè)有斜向噴嘴。

本實(shí)用新型的工作原理如下：在上述工作過(guò)程中鉆壓傳遞：鉆進(jìn)領(lǐng)眼時(shí)，由連接頭與上部鉆具連接，鉆壓經(jīng)上外殼、中外殼、下外殼、心軸傳至鉆頭；鉆進(jìn)結(jié)束退鉆擴(kuò)大穴時(shí)，鉆壓經(jīng)上外殼、中外殼傳至牙輪臂。在上述工作過(guò)程中扭矩傳遞：鉆進(jìn)領(lǐng)眼時(shí)，由連接頭與上部鉆具連接，鉆壓經(jīng)上外殼、中外殼、通過(guò)凸塊傳至心軸，再由心軸傳至鉆頭；鉆進(jìn)擴(kuò)大眼時(shí)，經(jīng)上外殼、中外殼，中外殼由帶動(dòng)牙輪臂上實(shí)現(xiàn)擴(kuò)眼。擴(kuò)穴完畢，準(zhǔn)備退鉆時(shí)，鉆井液泄壓，活塞腔中的液體由活塞腔經(jīng)連接孔流出，活塞在彈簧的作用下推動(dòng)活塞上移，活塞帶動(dòng)齒形桿上移，齒形桿通過(guò)與牙輪臂總成后部的齒輪帶動(dòng)牙輪臂向內(nèi)收縮復(fù)位。同時(shí)在退鉆的過(guò)程中，鉆孔后部的未擴(kuò)孔的領(lǐng)眼孔也可通過(guò)擠壓支撐桿和牙輪臂實(shí)現(xiàn)收縮復(fù)位。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理巧妙，可以實(shí)現(xiàn)在鉆進(jìn)過(guò)程中和正常鉆頭功能相同，但是在退鉆過(guò)程中，通過(guò)活塞系統(tǒng)、鉆井液流向轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、隨鉆擴(kuò)孔牙輪臂總成的作用，可以使牙輪臂張開(kāi)，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)穴造穴的過(guò)程。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意

圖2為圖1的A-A剖面圖

圖3為圖1的B-B剖面圖

圖中：1-上接頭、2-上殼體、3-心管，4-中殼體、5-下殼體，6-心軸凸塊、7-大彈簧，?8-心軸、9-鉆頭，?10-活塞腔、11-活塞、12-T形密封圈、13-空腔，14-連接口，15-壓帽，16-墊圈，17-小彈簧，?18-連接管，18-1側(cè)壁的過(guò)液長(zhǎng)孔，19-入水口，?20-O形密封圈，21-連接孔，22-齒形桿，23-彈簧，24-半圓形空腔，?25-噴嘴連接孔，26-活塞腔連接孔、27-軸承，28-斜向噴嘴、29-定位塊，30-支撐桿，31-軸承，32-齒輪，33-牙輪臂，34-滑動(dòng)槽，35-滾軸。?

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖1、2、3詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)及工作原理，如圖1所示意，一種液壓機(jī)械式隨鉆變徑擴(kuò)孔鉆頭，包括上接頭1、殼體、心管3、心軸8、鉆頭9、活塞系統(tǒng)、鉆井液流向控制系統(tǒng)、隨鉆擴(kuò)孔牙輪臂總成。