下套管護孔鉆頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種井下破碎或松軟煤巖鉆進過程中所使用的下套管護孔裝置，具體涉及一種下套管護孔鉆頭。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有研宄表明:在對破碎或者松軟煤層進行鉆孔時，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進入大孔隙和裂縫中，與游離瓦斯匯集在一起從孔壁周圍暴露表面釋放出來；同時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，水在排渣的同時，對煤層物理性質和力學性質影響較大。其原因主要是煤的水化作用，即物理弱化作用和力學作用。煤塊浸水后，水沿裂隙、孔隙進入煤中，潤濕煤塊全部自由面上的每個顆粒；由于水分子的侵入，削弱了顆粒間的聯(lián)系，使得煤的力學性質變差。同時當水進入到煤體孔隙、裂隙時會產(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；時還會降低煤體的抗剪強度，使其易于發(fā)生剪切破壞，導致其強度降低。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的通道，大大影響煤層瓦斯的有效抽放，因此我國軟煤層瓦斯抽放鉆孔通?；ü茏鳛樘坠苓M行護孔，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，往往導致套管無法下入設計深度，從而大大影響了通過下套管護孔來增加鉆孔瓦斯抽放的效果。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型為了解決現(xiàn)有技術中的不足之處，提供一種下套管護孔效果明顯、易于操作、維護方便、成本較低的下套管護孔鉆頭。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案:下套管護孔鉆頭，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構，三棱柱結構的棱邊處圓弧過渡，外部鉆頭體前端面上設有外部鉆頭支架，外部鉆頭支架上沿圓周方向均勻設有三個外部鉆刀合金片，每個外部鉆刀合金片均位于三棱柱結構的一個棱邊，外部鉆頭體前端面上在其中兩個外部鉆刀合金片之間的位置開設有安裝槽，安裝槽的前、內、外三面均敞口，外部鉆頭體前端在安裝槽內設有可向前轉動的內部鉆頭體，內部鉆頭體通過單向定位結構連接在外部鉆頭體上，內部鉆頭體前端設有位于中心通孔處的內部鉆刀支架，內部鉆刀支架上設有內部鉆刀合金片。
[0005]所述單向定位結構包括銷軸、拉簧和支撐定位凸起，銷軸設在外部鉆頭體的安裝槽內，內部鉆頭體轉動連接在銷軸上，支撐定位凸起設在外部鉆頭體內壁上并位于安裝槽的相對一側，內部鉆頭體底面設有與銷軸垂直的長槽，拉簧下端連接在外部鉆頭體內壁上并臨近安裝槽一側，拉簧上端連接在內部鉆頭體底面的長槽內，拉簧對內部鉆頭體的拉力使支撐定位凸起與內部鉆頭體下表面頂壓配合。
[0006]所述安裝槽的寬度等于內部鉆頭體的寬度，安裝槽的深度等于內部鉆頭體的厚度。
[0007]采用上述技術方案，本實用新型在使用時，本實用新型的后端安裝在鉆桿前端，鉆機通過鉆桿驅動本實用新型在軟煤層中施工鉆孔，在鉆孔過程中內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部鉆頭體的長度方向處于徑向狀態(tài)，在完成鉆孔施工后，鉆桿和本實用新型后撤0.5m，將套管從鉆桿內部空腔伸入到鉆孔內，當套管進入至本實新型的中心通孔內時，套管將內部鉆頭體向前頂，克服拉簧的拉力，內部鉆頭體以銷軸為軸線向前轉動至與鉆桿中心線平行狀態(tài)，然后將套管向前穿過本實用新型后固定在煤壁，最后本實用新型和鉆桿退出鉆孔后，將套管留在鉆孔中。
[0008]本實用新型中的外部鉆頭體的外徑采用95_或其它尺寸，外部鉆頭體內徑采用40mm或其它尺寸。
[0009]本實用新型設計新穎、結構簡單、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，實用性強，便于推廣應用。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型在內部鉆頭體合上時的結構示意圖；
[0011]圖2是圖1中A-A剖視圖；
[0012]圖3是本實用新型在內部鉆頭體打開時的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0013]如圖1、圖2和圖3所示，本實用新型的下套管護孔鉆頭，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構，三棱柱結構的棱邊處圓弧過渡，夕卜部鉆頭體2前端面上設有外部鉆頭支架1，外部鉆頭支架I上沿圓周方向均勻設有三個外部鉆刀合金片6，每個外部鉆刀合金片6均位于三棱柱結構的一個棱邊，外部鉆頭體2前端面上在其中兩個外部鉆刀合金片6之間的位置開設有安裝槽12，安裝槽12的前、內、外三面均敞口，外部鉆頭體2前端在安裝槽12內設有可向前轉動的內部鉆頭體5，內部鉆頭體5通過單向定位結構連接在外部鉆頭體2上，內部鉆頭體5前端設有位于中心通孔11處的內部鉆刀支架7，內部鉆刀支架7上設有內部鉆刀合金片3。
[0014]單向定位結構包括銷軸8、拉簧4和支撐定位凸起9，銷軸8設在外部鉆頭體2的安裝槽12內，內部鉆頭體5轉動連接在銷軸8上，支撐定位凸起9設在外部鉆頭體2內壁上并位于安裝槽12的相對一側，內部鉆頭體5底面設有與銷軸8垂直的長槽10，拉簧4下端連接在外部鉆頭體2內壁上并臨近安裝槽12 —側，拉簧4上端連接在內部鉆頭體5底面的長槽10內，拉簧4對內部鉆頭體5的拉力使支撐定位凸起9與內部鉆頭體5下表面頂壓配合。
[0015]安裝槽12的寬度等于內部鉆頭體5的寬度，安裝槽12的深度等于內部鉆頭體5的厚度。
[0016]本實用新型在使用時，本實用新型的后端安裝在鉆桿前端，鉆機通過鉆桿驅動本實用新型在軟煤層中施工鉆孔，在鉆孔過程中內部鉆頭體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的共同作用使內部鉆頭體5的長度方向處于徑向狀態(tài)，在完成鉆孔施工后，鉆桿和本實用新型后撤0.5m，將套管從鉆桿內部空腔伸入到鉆孔內，當套管進入至本實新型的中心通孔11內時，套管將內部鉆頭體5向前頂，克服拉簧4的拉力，內部鉆頭體5以銷軸8為軸線向前轉動至與鉆桿中心線平行狀態(tài)，然后將套管向前穿過本實用新型后固定在煤壁，最后本實用新型和鉆桿退出鉆孔后，將套管留在鉆孔中。
[0017]本實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內徑采用40mm或其它尺寸。
[0018]以上實施例僅用以說明而非限制本實用新型的技術方案，盡管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本實用新型進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.下套管護孔鉆頭，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構，三棱柱結構的棱邊處圓弧過渡，外部鉆頭體前端面上設有外部鉆頭支架，外部鉆頭支架上沿圓周方向均勻設有三個外部鉆刀合金片，每個外部鉆刀合金片均位于三棱柱結構的一個棱邊，外部鉆頭體前端面上在其中兩個外部鉆刀合金片之間的位置開設有安裝槽，安裝槽的前、內、外三面均敞口，外部鉆頭體前端在安裝槽內設有可向前轉動的內部鉆頭體，內部鉆頭體通過單向定位結構連接在外部鉆頭體上，內部鉆頭體前端設有位于中心通孔處的內部鉆刀支架，內部鉆刀支架上設有內部鉆刀合金片。
2.根據(jù)權利要求1所述的下套管護孔鉆頭，其特征在于:所述單向定位結構包括銷軸、拉簧和支撐定位凸起，銷軸設在外部鉆頭體的安裝槽內，內部鉆頭體轉動連接在銷軸上，支撐定位凸起設在外部鉆頭體內壁上并位于安裝槽的相對一側，內部鉆頭體底面設有與銷軸垂直的長槽，拉簧下端連接在外部鉆頭體內壁上并臨近安裝槽一側，拉簧上端連接在內部鉆頭體底面的長槽內，拉簧對內部鉆頭體的拉力使支撐定位凸起與內部鉆頭體下表面頂壓配合。
3.根據(jù)權利要求2所述的下套管護孔鉆頭，其特征在于:所述安裝槽的寬度等于內部鉆頭體的寬度，安裝槽的深度等于內部鉆頭體的厚度。
【專利摘要】下套管護孔鉆頭，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構，三棱柱結構的棱邊處圓弧過渡，外部鉆頭體前端面上設有外部鉆頭支架，外部鉆頭支架上沿圓周方向均勻設有三個外部鉆刀合金片，每個外部鉆刀合金片均位于三棱柱結構的一個棱邊，外部鉆頭體前端面上在其中兩個外部鉆刀合金片之間的位置開設有安裝槽，安裝槽的前、內、外三面均敞口，外部鉆頭體前端在安裝槽內設有可向前轉動的內部鉆頭體，內部鉆頭體通過單向定位結構連接在外部鉆頭體上，內部鉆頭體前端設有位于中心通孔處的內部鉆刀支架，內部鉆刀支架上設有內部鉆刀合金片。本實用新型設計新穎、結構簡單、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，實用性強，便于推廣應用。
【IPC分類】E21B10-00, E21B7-20
【公開號】CN204609771
【申請?zhí)枴緾N201520106342
【發(fā)明人】李定啟
【申請人】李定啟
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年2月14日