專利名稱：掏穴鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及煤礦開采技術(shù)，尤其涉及一種掏穴鉆頭。
背景技術(shù)：
為了確保煤礦開采過程的安全性，在采煤前要先建立煤層氣(瓦斯)開發(fā)井，以抽取和收集煤層氣。在煤層氣開發(fā)井鉆孔過程中，是先經(jīng)過巖石層再經(jīng)過煤層，從而形成位于巖石層的巖石井鉆孔段和位于煤層的煤層井鉆孔段；并且，煤層井鉆孔段需要擴(kuò)孔掏穴，以增加煤層暴露面和鉆孔卸壓范圍，有效增加煤層氣抽采半徑。圖I是現(xiàn)有技術(shù)中的擴(kuò)孔掏穴過程采用的一種掏穴鉆頭結(jié)構(gòu)圖，如圖I所示，該掏穴鉆頭包括連接體12和一端設(shè)置有切削齒的掏穴刀體11，掏穴刀體11的另一端通過空心 銷軸13鉸接在連接體12的一端處，且空心銷軸13固定設(shè)置在連接體12上，以使掏穴刀體
11可以繞空心銷軸13轉(zhuǎn)動(dòng)；連接體12和掏穴刀體上均開設(shè)有導(dǎo)流通道14，且分別于空心銷軸13內(nèi)部的空腔15相連通。這種掏穴鉆頭在使用時(shí)，可將連接體12另一端的連接部16與鉆具的鉆桿連接，啟動(dòng)鉆具后，鉆具內(nèi)的流體(氣體、液體或氣體和液體混合體)由鉆桿流入連接體12的導(dǎo)流通道14，然后流入空心銷軸13內(nèi)的空腔15，再經(jīng)由掏穴刀體11內(nèi)的導(dǎo)流通道14后，最后從掏穴導(dǎo)體11的端部噴出而產(chǎn)生推力，使掏穴刀體11沿空心銷軸13轉(zhuǎn)動(dòng)(即掏穴刀體由連接體軸線張開)，從而使掏穴刀體11連同連接體12旋轉(zhuǎn)過程中，其設(shè)置有切削齒的一端端部所形成圓形軌跡的半徑變大，達(dá)到了擴(kuò)孔的目的。由于現(xiàn)有技術(shù)中的掏穴鉆頭只有掏穴導(dǎo)體起到刮削擴(kuò)孔的作用，只能用于煤層井鉆孔段的擴(kuò)孔掏穴，并不能直接鉆孔，因此，在現(xiàn)有技術(shù)中必須利用普通鉆頭先鉆出小直徑的、貫穿巖石層和煤層的孔后，再換為上述掏穴鉆頭在位于煤層的孔段進(jìn)行擴(kuò)孔以形成煤層井鉆孔段。因此，每個(gè)煤層氣開發(fā)井鉆孔的施工都需要更換鉆頭及起送鉆桿，操作起來費(fèi)時(shí)費(fèi)力，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度，同時(shí)還增加了安全隱患。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，本實(shí)用新型提供一種掏穴鉆頭，以實(shí)現(xiàn)一次完成煤層氣開發(fā)井鉆孔的巖石井鉆孔段和煤層井鉆孔段的施工，提高施工效率。本實(shí)用新型提供一種掏穴鉆頭，包括一柱狀的連接體，所述連接體的一端設(shè)置有至少一個(gè)第一噴口和用于軸向鉆進(jìn)的、至少兩個(gè)第一切削齒，所述連接體的另一端為用于與鉆具的鉆桿連接的連接部；所述連接體上開設(shè)有容置通孔，所述容置通孔內(nèi)設(shè)置有至少一個(gè)側(cè)翼體，所述側(cè)翼體的一端設(shè)置有至少一個(gè)第二噴口和用于擴(kuò)孔的第二切削齒，所述側(cè)翼體的另一端通過空心銷軸與所述連接體鉸接，且所述側(cè)翼體能繞所述空心銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)至所述連接體的外側(cè)；所述連接體內(nèi)設(shè)置有用于連通所述鉆桿內(nèi)的空腔與所述第一噴口的第一導(dǎo)流通道，所述側(cè)翼體內(nèi)設(shè)置有用于連通所述第二噴口與所述空心銷軸內(nèi)部的空腔的第二導(dǎo)流通道，且所述空心銷軸內(nèi)部的空腔還與所述第一導(dǎo)流通道相連通。如上所述的掏穴鉆頭，優(yōu)選地，所述容置通孔沿垂直于軸向的方向貫穿所述連接體。如上所述的掏穴鉆頭，優(yōu)選地，所述側(cè)翼體為一個(gè)，通過固定設(shè)置在所述連接體內(nèi)的所述空心銷軸與所述連接體鉸接，且所述空心銷軸的軸心線垂直于所述容置通孔的延伸方向。如上所述的掏穴鉆頭，優(yōu)選地，所述連接體為圓柱體，所述第一切削齒為三個(gè)，三個(gè)所述第一切削齒固定分布在所述連接體的頂面圓周上。如上所述的掏穴鉆頭，優(yōu)選地，所述第一切削齒為金剛石復(fù)合片切削齒。如上所述的掏穴鉆頭，優(yōu)選地，所述側(cè)翼體呈四棱柱狀，且所述側(cè)翼體設(shè)置有第二切削齒的一端端面與側(cè)翼體朝向鉆進(jìn)方向的一個(gè)側(cè)面之間設(shè)置有過渡圓弧面。如上所述的掏穴鉆頭，優(yōu)選地，所述第二切削齒為金剛石復(fù)合片切削齒。如上所述的掏穴鉆頭，優(yōu)選地，所述連接部為與所述鉆具的鉆桿相配合的螺紋管。·本實(shí)用新型提供的掏穴鉆頭，通過設(shè)置在連接體上的用于軸向鉆進(jìn)的第一切削齒和用于擴(kuò)孔的第二切削齒，可以在軸向鉆進(jìn)的同時(shí)進(jìn)行擴(kuò)孔掏穴，避免了現(xiàn)有技術(shù)中，更換鉆頭以進(jìn)行擴(kuò)孔的繁瑣操作，實(shí)現(xiàn)了一次性完成煤層氣開發(fā)井鉆孔的巖石井鉆孔段和煤層井鉆孔段的施工，提高了施工效率，也消除了過多井下操作可能帶來的安全隱患。

圖I是現(xiàn)有技術(shù)中的擴(kuò)孔掏穴過程采用的一種掏穴鉆頭結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實(shí)用新型掏穴鉆頭實(shí)施例的主視圖；圖3是圖2的掏穴鉆頭的側(cè)翼體張開后的側(cè)視圖；圖4是圖2的剖視圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型中所述的“軸向”是指，柱狀的連接體的中心軸的延伸方向；“鉆進(jìn)方向”則是指，掏穴鉆頭在鉆孔過程中，掏穴鉆頭的移動(dòng)方向，就掏穴鉆頭來講，就是連接部指向第一切削齒的方向。圖2是本實(shí)用新型掏穴鉆頭實(shí)施例的主視圖；圖3是圖2的掏穴鉆頭的側(cè)翼體張開后的側(cè)視圖；圖4是圖2的剖視圖。請(qǐng)參照?qǐng)D2-4，本實(shí)施例提供一種掏穴鉆頭，包括一柱狀的連接體12，連接體12的一端設(shè)置有至少一個(gè)第一噴口 21和用于軸向鉆進(jìn)的、至少兩個(gè)第一切削齒41，連接體12的另一端為用于與鉆具的鉆桿連接的連接部121 ;連接體12上開設(shè)有容置通孔3，容置通孔3內(nèi)設(shè)置有至少一個(gè)側(cè)翼體4，側(cè)翼體24的一端設(shè)置有至少一個(gè)第二噴口 22和用于擴(kuò)孔的第二切削齒42，側(cè)翼體4的另一端通過空心銷軸13與連接體12鉸接，且側(cè)翼體4能繞空心銷軸13轉(zhuǎn)動(dòng)至連接體12的外側(cè)；連接體12內(nèi)設(shè)置有用于連通鉆桿內(nèi)的空腔與第一噴口 21的第一導(dǎo)流通道141，側(cè)翼體4內(nèi)設(shè)置有用于連通第二噴口22與空心銷軸13內(nèi)部的空腔的第二導(dǎo)流通道142，且空心銷軸13內(nèi)部的空腔還與第一導(dǎo)流通道141相連通。具體地，連接體12可以呈圓柱狀或棱柱狀；在連接體12的一端端面上可以設(shè)置兩個(gè)或多個(gè)第一切削齒41，當(dāng)連接體12隨鉆桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，旋轉(zhuǎn)的第一切削齒41可實(shí)現(xiàn)軸向鉆進(jìn)。優(yōu)選地，第一切削齒41可具有一與軸向平行的切削工作面，這些切削工作面直接刮削巖層，在鉆進(jìn)過程中起主要作用，且，還可在切削工作面上固定設(shè)置高硬度的凸起片411，以適應(yīng)在更堅(jiān)硬的巖層中進(jìn)行鉆進(jìn)。容置通孔3可以開設(shè)在連接體12的側(cè)面，其橫截面形狀可以為矩形或與側(cè)翼體4相適應(yīng)的其它形狀，其延伸方向可以與軸向呈一角度，也可以垂直與軸向，只要能容置一個(gè)或多個(gè)側(cè)翼體4，并不會(huì)干涉?zhèn)纫眢w4 的轉(zhuǎn)動(dòng)即可；但優(yōu)選地，容置通孔3可沿垂直與軸向的方向貫穿連接體12，以進(jìn)一步節(jié)約空間。側(cè)翼體4分別通過空心銷軸13與連接體12鉸接，例如，當(dāng)側(cè)翼體4為兩個(gè)時(shí)，用于鉸接側(cè)翼體4的兩個(gè)空心銷軸13可以平行設(shè)置，以使兩個(gè)側(cè)翼體4可以分別繞空心銷軸13向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)然，空心銷軸13可以與側(cè)翼體4固定，并穿設(shè)在連接體12上；或者，空心銷軸13固定設(shè)置在連接體12上，側(cè)翼體4上開設(shè)有供空心銷軸13穿過的通孔，又或者，空心銷軸13與連接體12和側(cè)翼體4均不固定，僅穿過連接體12和側(cè)翼體4上的通孔。優(yōu)選地，如圖2和圖3所示，側(cè)翼體4也可以呈長(zhǎng)形結(jié)構(gòu)，例如柱狀或長(zhǎng)形板狀，側(cè)翼體4 一端的第二切削齒可具有一個(gè)或兩個(gè)平行于軸向的切削工作面，當(dāng)側(cè)翼體4隨連接體12旋轉(zhuǎn)時(shí)，切削工作面起到刮削煤層側(cè)壁的作用，且上也可固定設(shè)置一些高硬度的凸起片 411。在利用本實(shí)施例提供的掏穴鉆頭進(jìn)行煤層氣開發(fā)井鉆進(jìn)時(shí)，可以通過連接部121與鉆具的鉆桿連接，然后啟動(dòng)鉆具，此時(shí)，側(cè)翼體4完全位于容置通孔3內(nèi)，以保證隨著連接體12及其上的第一切削齒41高速旋轉(zhuǎn)順利實(shí)現(xiàn)軸向鉆進(jìn)，同時(shí)，可通過鉆具經(jīng)鉆桿和第一導(dǎo)流通道141向連接體12輸入壓力低于最小預(yù)設(shè)值的流體(可以為氣體、液體或氣液混合體)，流體由第一噴口 21流出，用于防止過多的巖層碎顆粒附著在第一切削齒41上；當(dāng)經(jīng)過巖石層到達(dá)煤層時(shí)，可通過鉆具向連接體4輸入壓力高于最大預(yù)設(shè)值的流體，流體一部分經(jīng)鉆桿、第一導(dǎo)流通道141由第一噴口 21噴出，另一部分則經(jīng)由鉆桿、第一導(dǎo)流通道141、空心銷軸13內(nèi)部的空腔及第二導(dǎo)流通道142后由第二噴口 22噴出，同時(shí)，流體噴出的反作用力使側(cè)翼體12繞空心銷軸13轉(zhuǎn)動(dòng)至連接體12的外側(cè)，此后的鉆進(jìn)過程中，在第一切削齒41進(jìn)行軸向鉆進(jìn)的同時(shí)，側(cè)翼體12上的第二切削齒42也在刮削煤層，實(shí)現(xiàn)了鉆孔和擴(kuò)孔掏穴的同時(shí)進(jìn)行。本實(shí)施例提供的掏穴鉆頭，通過在連接體上同時(shí)設(shè)置用于軸向鉆進(jìn)的第一切削齒和用于擴(kuò)孔的第二切削齒，可以在鉆孔的同時(shí)進(jìn)行擴(kuò)孔掏穴，避免了現(xiàn)有技術(shù)中必須先用普通鉆頭鉆進(jìn)，再更換鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔掏穴的繁瑣操作，能夠?qū)崿F(xiàn)一次性完成煤層氣開發(fā)井鉆孔的施工，提高了施工效率，也減少了過多井下操作可能帶來的安全隱患。在上述實(shí)施例中，側(cè)翼體4可以為一個(gè)，通過固定設(shè)置在連接體12內(nèi)的空心銷軸13與連接體12鉸接，且空心銷軸13的軸心線垂直于容置通孔3的延伸方向。即，若連接體12垂直設(shè)置，空心銷軸13則位于水平面內(nèi)、且垂直于容置通孔3的中心線，以使側(cè)翼體4轉(zhuǎn)動(dòng)至連接體12外側(cè)后，其上第二切削齒的有效刮削半徑更大。優(yōu)選地，連接體12為圓柱體，第一切削齒41為三個(gè)，三個(gè)第一切削齒41固定分布在連接體12的頂面圓周上，如此構(gòu)成三翼鉆頭結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步提高軸向鉆進(jìn)的速度。在上述實(shí)施例中，第一切削齒41為金剛石復(fù)合片切削齒和第二切削齒42可以分別為金剛石復(fù)合片切削齒，以獲得良好的硬度和耐磨性，進(jìn)一步提高鉆頭的工作效率和使用壽命。[0029]在本發(fā)明一實(shí)施例中，側(cè)翼體4可以呈四棱柱狀，且側(cè)翼體4設(shè)置有第二切削齒42的一端端面與側(cè)翼體4朝向鉆進(jìn)方向的一個(gè)側(cè)面之間設(shè)置有過渡圓弧面421，該過渡圓弧面421的設(shè)置可以使第二切削齒42的切削工作面與煤層側(cè)壁之間只是部分接觸，避免側(cè)翼體4因受到的阻力太大而損壞，進(jìn)一步提高了工作可靠性；其中，過渡圓弧面421的具體形狀參數(shù)可以根據(jù)具體工況來確定。進(jìn)一步地，連接部121為與鉆具的鉆桿相配合的螺紋管，即連接體12與圓柱形的鉆桿之間通過螺紋連接；當(dāng)鉆桿上設(shè)置的是外螺紋時(shí)，該連接部121的可以為內(nèi)螺紋管，當(dāng)鉆桿上設(shè)置的是內(nèi)螺紋時(shí)，連接部121可以外外螺紋管。通過螺紋連接本掏穴鉆頭和鉆桿，連接可靠、且安裝方便省力。最后應(yīng)說明的是以上各實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部 技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求1.一種掏穴鉆頭，其特征在于，包括一柱狀的連接體，所述連接體的一端設(shè)置有至少一個(gè)第一噴口和用于軸向鉆進(jìn)的、至少兩個(gè)第一切削齒，所述連接體的另一端為用于與鉆具的鉆桿連接的連接部；所述連接體上開設(shè)有容置通孔，所述容置通孔內(nèi)設(shè)置有至少一個(gè)側(cè)翼體，所述側(cè)翼體的一端設(shè)置有至少一個(gè)第二噴口和用于擴(kuò)孔的第二切削齒，所述側(cè)翼體的另一端通過空心銷軸與所述連接體鉸接，且所述側(cè)翼體能繞所述空心銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)至所述連接體的外側(cè)；所述連接體內(nèi)設(shè)置有用于連通所述鉆桿內(nèi)的空腔與所述第一噴口的第一導(dǎo)流通道，所述側(cè)翼體內(nèi)設(shè)置有用于連通所述第二噴口與所述空心銷軸內(nèi)部的空腔的第二導(dǎo)流通道，且所述空心銷軸內(nèi)部的空腔還與所述第一導(dǎo)流通道相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的掏穴鉆頭，其特征在于，所述容置通孔沿垂直于軸向的方向貫穿所述連接體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的掏穴鉆頭，其特征在于，所述側(cè)翼體為一個(gè)，通過固定設(shè)置在所述連接體內(nèi)的所述空心銷軸與所述連接體鉸接，且所述空心銷軸的軸心線垂直于所述容置通孔的延伸方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的掏穴鉆頭，其特征在于，所述連接體為圓柱體，所述第一切削齒為三個(gè)，三個(gè)所述第一切削齒固定分布在所述連接體的頂面圓周上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的掏穴鉆頭，其特征在于，所述第一切削齒為金剛石復(fù)合片切削齒。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的掏穴鉆頭，其特征在于，所述側(cè)翼體呈四棱柱狀，且所述側(cè)翼體設(shè)置有第二切削齒的一端端面與側(cè)翼體朝向鉆進(jìn)方向的一個(gè)側(cè)面之間設(shè)置有過渡圓弧面。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的掏穴鉆頭，其特征在于，所述第二切削齒為金剛石復(fù)合片切削齒。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或3或6所述的掏穴鉆頭，其特征在于，所述連接部為與所述鉆具的鉆桿相配合的螺紋管。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種掏穴鉆頭。包括連接體，其一端設(shè)置有至少一個(gè)第一噴口和用于軸向鉆進(jìn)的第一切削齒，連接體的另一端為連接部；連接體上開設(shè)有容置通孔，容置通孔內(nèi)設(shè)置有至少一個(gè)側(cè)翼體，側(cè)翼體的一端設(shè)置有第二噴口和用于擴(kuò)孔的第二切削齒，側(cè)翼體的另一端通過空心銷軸與連接體鉸接，且側(cè)翼體能繞空心銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)至連接體的外側(cè)；連接體內(nèi)設(shè)置有第一導(dǎo)流通道，側(cè)翼體內(nèi)設(shè)置有用于連通第二噴口與空心銷軸內(nèi)部的空腔的第二導(dǎo)流通道，且空心銷軸內(nèi)部的空腔還與第一導(dǎo)流通道相連通。本實(shí)用新型的掏穴鉆頭，可以在軸向鉆進(jìn)的同時(shí)進(jìn)行擴(kuò)孔掏穴，能夠?qū)崿F(xiàn)一次性完成煤層氣開發(fā)井的施工，提高了施工效率。
文檔編號(hào)E21B10/32GK202560101SQ20122014299
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月6日
發(fā)明者徐守兵, 劉林, 朱學(xué)全, 李寶, 李忠虎, 宣加文, 徐偉, 劉士凱 申請(qǐng)人:淮南礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司