[發明專利]水平定向鉆穿越射吸式反循環擴孔器

有效

• 申請號: 201310514063.4
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103527093A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 孔耀祖
• 申請（專利權）人: 武漢地網非開挖科技有限公司
• 主分類號: E21B7/28
• 分類號: E21B7/28;E21B10/26;E21B21/00
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 江釗芳

技術領域

本發明涉及一種應用射吸原理設計的擴孔器,具體地說是涉及一種水平定向鉆穿越射吸式反循環擴孔器，屬于地質工程領域。

背景技術

目前，在水平定向鉆擴孔施工中，一般是采用正循環的擴孔方式，即擴孔器在破碎巖石時，由地表通過鉆桿柱泵入的高壓泥漿經擴孔器水眼排入鉆孔，對擴孔器起到了清洗、冷卻及潤滑作用，同時將破損下來的鉆屑沖離破碎面并攜帶鉆屑沿鉆孔與鉆桿之間的空間排至地表泥漿池內。使用正循環擴孔器，排渣效率隨著鉆孔直徑的增大而顯著降低，此外，對泥漿性能也提出了更高的要求，且施工速度慢、成本高。

發明內容

本發明目的是解決現有正循環擴孔普遍存在的排渣效率低，施工成本高等問題，而提供一種鉆屑運移速度快，排屑效率高、排屑徹底，減少了鉆屑重復破碎現象，省去了洗（清）孔環節，可大大縮短施工周期的水平定向鉆穿越射吸式反循環擴孔器。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：提供一種水平定向鉆穿越射吸式反循環擴孔器，至少包括射吸式芯軸總成和切削總成，所述的射吸式芯軸總成設有接頭、外殼體、射流噴嘴、喉管段及擴散段、吸入室殼體和吸入管；在所述的外殼體的兩端分別設有1個母接頭或公接頭，外殼體與母接頭、公接頭之間螺紋連接并安裝有調節墊圈；外殼體內順序安裝有射流噴嘴、吸入室殼體、喉管段與擴散段，射流噴嘴與吸入室殼體之間圍成吸入室，在外殼體、吸入室殼體上開有圓孔，用于安裝吸入管，吸入管末端安裝有可調節吸嘴；所述的切削總成由切屑具支撐體和切削具或切削齒支撐體和切削齒兩部分組成，所述切削具或切削齒支撐體與射吸式芯軸總成的外殼體焊接為一體，所述的切屑具或切削齒以軸承、螺紋或焊接的方式安裝在切削具支撐體或切削齒支撐體上。

所述的吸入管通過螺紋與外殼體、吸入室殼體連接，根據不同的擴孔器尺寸設置1～4個吸入管，1個以上吸入管在外殼體周向上均勻布設。

所述的切削具根據不同的鉆進地層選用硬質合金齒、截齒、PDC齒、牙輪或滾刀形式，用以適應各類地層的擴孔施工。

所述的射吸式反循環擴孔器在使用時，經由地面鉆機泵入的高壓流體通過鉆桿從射吸式芯軸總成的射流噴嘴噴出時，在吸入室內形成負壓，從而通過吸入管將擴孔器外周的泥漿及鉆屑抽吸到吸入室內，吸入的泥漿及鉆屑在高壓射流流體作用下進入喉管段及擴散段，在其擴散段混合后，混合流由擴孔器后部的鉆桿或管道排至地表沉淀池。

所述的泵入的高壓流體為空氣、清水或泥漿。

所述的射吸式反循環擴孔器，只要將擴孔器后部連接的鉆桿或管道出口堵住，即恢復成常規擴孔器，泵入的高壓流體直接從吸入管排到擴孔器外的鉆孔里。

本發明的水平定向鉆穿越射吸式反循環擴孔器在輸入高壓流體流經射吸式芯軸總成的射流噴嘴時，在吸入室內產生一定的負壓，然后通過擴孔器上的吸入管將切削下來的鉆屑連同孔內環空泥漿一同吸入到吸入室內，泥漿與鉆屑的混合流在高壓流體的驅動下，順著擴孔器尾部的鉆桿或管道內通道排至地表泥漿池內，經過沉淀凈化的泥漿回流到鉆孔內，以維持鉆孔液位的穩定。

本發明的水平定向鉆穿越射吸式反循環擴孔器與現有技術相比具有的優點是：

⑴、在施工中采用本發明的射吸式反循環擴孔器使鉆屑從后端的鉆桿或管道內排出，鉆屑運移速度是傳統方式的數十倍甚至百倍，排屑效率高、排屑徹底，減少了鉆屑重復破碎，省去了洗（清）孔環節，從而縮短了施工周期。

⑵、采用本發明的射吸式反循環擴孔器施工，施工過程用于驅動排屑的高壓流體可為氣體、清水或泥漿，因此不再需要擔心水源、泥漿材料等供給問題，降低了泥漿使用成本。

⑶、使用以往常規擴孔器時，孔內泥漿主要目的是排屑、護壁和潤滑；使用本發明的擴孔器后，鉆屑進入擴孔器并從尾部鉆桿或管道內排出，由于流速高，因此對泥漿性能要求更低，且不會造成環空泥漿阻力增大等風險。

⑷、使用本發明的擴孔器進行施工，返出的泥漿經簡單的沉淀凈化后即可回流到鉆孔內，不再需要配備泥漿固控系統，節約了工程成本和勞動量。

⑸、本發明射吸式反循環擴孔器結構簡單，不需要添加任何額外設備，且只需將擴孔器后部鉆桿或管道堵住，即可轉為常規擴孔器使用，可推廣性好。

附圖說明

圖1為本發明的一種典型的射吸式反循環擴孔器結構示意圖。

圖2為本發明的另一種典型的射吸式反循環擴孔器結構示意圖。

圖3為本發明中射吸式反循環擴孔器芯軸總成結構示意圖。

圖4為本發明中射吸式反循環擴孔器施工原理圖。