[發(fā)明專(zhuān)利]一種水力擴(kuò)孔鉆具及擴(kuò)孔方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110589037.2
• 申請(qǐng)日: 2021-05-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113137181A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊程濤;何志龍;劉雨濤;郭歡;張健;王義民;柴錫軍;張楠;連洪全;張國(guó)雷;蔣志剛;熊俊杰;楊正宇;王峰;馮立杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河南能源化工集團(tuán)研究總院有限公司;永貴能源開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司西秀分公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21B7/28
• 分類(lèi)號(hào): E21B7/28;E21B10/32;E21B10/46;E21B10/60
• 代理公司: 鄭州浩德知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 41130
• 代理人: 柏瓊瓊

1.一種水力擴(kuò)孔鉆具，其特征在于，包括：鉆具主體(1)、擴(kuò)孔齒(2)、堵頭(3)，鉆具主體(1)為圓柱空腔結(jié)構(gòu)，在其中部設(shè)有擴(kuò)孔槽，擴(kuò)孔齒(2)安裝在鉆具主體(1)的擴(kuò)孔槽內(nèi)，堵頭(3)安裝在鉆具主體(1)內(nèi)部。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力擴(kuò)孔鉆具，其特征在于：鉆具主體(1)的外徑尺寸與配套鉆桿一致，鉆具主體(1)的前端為鉆頭接頭(11)，采用圓錐外螺紋與常規(guī)鉆頭配合，其后端為鉆桿接頭(12)，采用圓錐內(nèi)螺紋與鉆桿外螺紋端配合。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力擴(kuò)孔鉆具，其特征在于：擴(kuò)孔齒(2)為錐形結(jié)構(gòu)，呈對(duì)稱(chēng)分布，通過(guò)旋轉(zhuǎn)銷(xiāo)軸(21)固定安裝，擴(kuò)孔齒(2)可繞銷(xiāo)軸(21)中心旋轉(zhuǎn)，擴(kuò)孔齒(2)錐面一側(cè)安裝有合金片，擴(kuò)孔齒(2)的旋轉(zhuǎn)固定端為半齒輪結(jié)構(gòu)，與堵頭(3)中傳動(dòng)齒條(33)相配合。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力擴(kuò)孔鉆具，其特征在于：堵頭(3)包括彈簧(31)、密封圈(32)、傳動(dòng)齒條(33)、卡簧(34)、封孔螺釘(35)，彈簧(31)套在堵頭小直徑一端，密封圈(32)安裝在堵頭(3)的主體密封槽內(nèi)，傳動(dòng)齒條(33)對(duì)稱(chēng)分布在堵頭(3)中部的外側(cè)壁上，封孔螺釘(35)安裝在堵頭(3)的后端面螺紋孔內(nèi)，堵頭(3)依靠卡簧(34)進(jìn)行定位，卡簧(34)安裝在鉆具主體(1)的卡槽內(nèi)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水力擴(kuò)孔鉆具，其特征在于：堵頭(3)為圓柱空腔結(jié)構(gòu)，前端有出水孔(311)，后端有進(jìn)水孔(314)和可密封進(jìn)水孔(313)，堵頭(3)側(cè)壁的中部設(shè)有擴(kuò)孔齒出水孔(312)；可密封進(jìn)水孔(313)對(duì)稱(chēng)圓周分布。

6.如權(quán)利要求1到5任一項(xiàng)所述的水力擴(kuò)孔的擴(kuò)孔方法，其特征在于：擴(kuò)孔水壓P與擴(kuò)孔直徑D的關(guān)系為：

堵頭末端橫截面積S為：

其中，D₁為堵頭末端直徑，d₁為末端中心孔直徑，d₂為密封進(jìn)水孔直徑，n為密封進(jìn)水孔通水?dāng)?shù)；

作用在堵頭上的作用力F為：

堵頭前端彈簧運(yùn)動(dòng)行程X為：

其中，F(xiàn)_f為密封圈與鉆具之間的摩擦力，k為彈簧的彈性系數(shù)；

對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)齒條行程L₁為：

由于齒輪齒條相互嚙合傳動(dòng)，在齒條運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相對(duì)應(yīng)的齒輪旋轉(zhuǎn)角度θ為：

其中，r為齒輪分度圓半徑，r＝mz/2，m為齒輪模數(shù)，z為齒輪全齒數(shù)；

在齒輪旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，擴(kuò)孔齒逐漸展開(kāi)，則擴(kuò)孔直徑D理論值為：

其中，D₂為擴(kuò)孔鉆具外徑，L為擴(kuò)孔齒長(zhǎng)度。