一種軟煤層下套管鎖式組合鉆頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種井下破碎或松軟煤巖鉆進(jìn)過程中下套管護(hù)孔裝置，尤其涉及一種一種軟煤層下套管鎖式組合鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有研宄表明:在對(duì)破碎或者松軟煤層進(jìn)行鉆孔時(shí)，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(jìn)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(shí)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(shí)，水在排渣的同時(shí)，對(duì)煤層物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)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(xué)作用。煤塊浸水后，水沿裂隙、孔隙進(jìn)入煤中，潤濕煤塊全部自由面上的每個(gè)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(xué)性質(zhì)變差。同時(shí)當(dāng)水進(jìn)入到煤體孔隙、裂隙時(shí)會(huì)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(shí)還會(huì)降低煤體的抗剪強(qiáng)度，使其易于發(fā)生剪切破壞，導(dǎo)致其強(qiáng)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(yīng)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(dòng)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(jìn)行護(hù)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(dǎo)致套管無法下入設(shè)計(jì)深度，從而大大影響了通過下套管護(hù)孔來增加鉆孔瓦斯抽放的效果。現(xiàn)有的技術(shù)從鉆桿和鉆頭內(nèi)插入護(hù)孔套管，大大提高了軟煤層下套管護(hù)孔的效率。但是由于現(xiàn)有的下套管鉆頭的中部鉆頭體主要依靠摩擦力控制閉合和啟開，穩(wěn)定差，中部鉆頭體極易在打鉆過程中被風(fēng)壓或水壓頂出，導(dǎo)致中部鉆頭體在鉆進(jìn)過程中被折斷和脫離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型提供了一種軟煤層下套管鎖式組合鉆頭，其結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、制造成本低且可靠耐用。
[0004]具體技術(shù)方案為:一種軟煤層下套管鎖式組合鉆頭，包括具有中心通孔的外部鉆頭體，外部鉆頭體上端設(shè)置有外部鉆刀支架和內(nèi)部鉆頭體，外部鉆刀支架上設(shè)置有沿外部鉆刀支架周向均勻分布的外部鉆刀合金片，內(nèi)部鉆頭體一端與外部鉆頭體鉸接，內(nèi)部鉆頭體另一端通過外部鉆頭體內(nèi)側(cè)面上的擋塊與外部鉆頭體連接，所述內(nèi)部鉆頭體下方設(shè)置有鎖式裝置，鎖式裝置包括彈性元件、鎖栓和固定栓，彈性元件一端與內(nèi)部鉆頭體固定連接，另一端與鎖栓連接，內(nèi)部鉆頭體在彈性元件上方設(shè)置有凹槽，鎖栓滑動(dòng)設(shè)置于內(nèi)部鉆頭體下方，固定栓右端端固定設(shè)置于外部鉆頭體上，鎖栓右端位于固定栓左端的正下方。
[0005]所述內(nèi)部鉆頭體下方設(shè)置有彈性元件固定支座和鎖栓套，彈性元件一端與彈性元件固定支座連接，另一端與鎖栓連接，鎖栓滑動(dòng)設(shè)置于鎖栓套內(nèi)。
[0006]所述彈性元件為彈簧或彈性鋼片。
[0007]所述鎖栓右端下側(cè)面為向右上方傾斜的光滑斜面。
[0008]所述內(nèi)部鉆頭體一端通過轉(zhuǎn)軸與外部鉆頭體轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
[0009]本實(shí)用新型內(nèi)部鉆頭體可以繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)鎖栓右端轉(zhuǎn)動(dòng)至固定栓左端上側(cè)面時(shí)，由于鎖栓右端下側(cè)面為向右上方傾斜的光滑斜面，鎖栓在鎖栓套內(nèi)向左運(yùn)動(dòng)，當(dāng)鎖栓繞過固定栓之后鎖栓在彈性元件的作用下向右運(yùn)動(dòng)至固定栓下方，此時(shí)內(nèi)部鉆頭體在擋塊和鎖栓的共同作用下其位置被限定，進(jìn)入閉鎖狀態(tài)，在軟煤層打鉆時(shí)鎖栓處于閉鎖狀態(tài)，當(dāng)軟煤層打鉆結(jié)束后從鉆桿和鉆頭內(nèi)部插入護(hù)孔套管時(shí)，套管前端的錐形套管帽向上頂壓彈性元件中部，使彈性元件中部向凹槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)彈性元件帶動(dòng)鎖栓在鎖栓套內(nèi)滑動(dòng)使鎖栓向左運(yùn)動(dòng)，內(nèi)部鉆頭體解除閉鎖狀態(tài)，內(nèi)部鉆頭體繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)至直立位置，套管從外部鉆頭體中部出過，從而實(shí)現(xiàn)從鉆桿和鉆頭內(nèi)部下護(hù)孔套管。
[0010]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，可推廣性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為圖1中A-A向剖視圖；
[0013]圖3為本實(shí)用新型非閉鎖狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4為本實(shí)用新型鎖式裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖5為圖4仰視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，一種軟煤層下套管鎖式組合鉆頭，包括具有中心通孔的外部鉆頭體1，外部鉆頭體I上端設(shè)置有外部鉆刀支架2和內(nèi)部鉆頭體3，外部鉆刀支架2上設(shè)置有沿外部鉆刀支架2周向均勻分布的外部鉆刀合金片4，內(nèi)部鉆頭體3左端通過轉(zhuǎn)軸12與外部鉆頭體I轉(zhuǎn)動(dòng)連接，內(nèi)部鉆頭體3右端通過外部鉆頭體I內(nèi)側(cè)面上的擋塊5與外部鉆頭體I連接，當(dāng)內(nèi)部鉆頭體3右端轉(zhuǎn)動(dòng)至擋塊5時(shí)停止繼續(xù)向下轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)部鉆頭體3下方設(shè)置有鎖式裝置，鎖式裝置包括彈性元件6、鎖栓7和固定栓8，彈性元件6 —端與內(nèi)部鉆頭體3固定連接，另一端與鎖栓7連接，彈性元件6為彈簧或彈性鋼片，內(nèi)部鉆頭體3在彈性元件6上方設(shè)置有凹槽9，鎖栓7滑動(dòng)設(shè)置于內(nèi)部鉆頭體3下方，鎖栓7右端下側(cè)面為向右上方傾斜的光滑斜面，固定栓8右端端固定設(shè)置于外部鉆頭體I上，鎖栓7右端位于固定栓8左端的正下方。
[0017]所述內(nèi)部鉆頭體3下方設(shè)置有彈性元件固定支座10和鎖栓套11，彈性元件6 —端與彈性元件固定支座10連接，另一端與鎖栓7連接，鎖栓7滑動(dòng)設(shè)置于鎖栓套11內(nèi)。
[0018]本實(shí)用新型內(nèi)部鉆頭體3可以繞轉(zhuǎn)軸12轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)鎖栓7右端轉(zhuǎn)動(dòng)至固定栓8左端上側(cè)面時(shí)，由于鎖栓7右端下側(cè)面為向右上方傾斜的光滑斜面，鎖栓7在鎖栓套11內(nèi)向左運(yùn)動(dòng)，當(dāng)鎖栓7繞過固定栓8之后鎖栓7在彈性元件6的作用下向右運(yùn)動(dòng)至固定栓8下方，此時(shí)內(nèi)部鉆頭體3在擋塊5和鎖栓7的共同作用下其位置被限定，進(jìn)入閉鎖狀態(tài)，在軟煤層打鉆時(shí)鎖栓7處于閉鎖狀態(tài)，當(dāng)軟煤層打鉆結(jié)束后從鉆桿和鉆頭內(nèi)部插入護(hù)孔套管時(shí)，套管前端的錐形套管帽向上頂壓彈性元件6中部，使彈性元件6中部向凹槽9內(nèi)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)彈性元件6帶動(dòng)鎖栓7在鎖栓套11內(nèi)滑動(dòng)使鎖栓7向左運(yùn)動(dòng)，內(nèi)部鉆頭體3解除閉鎖狀態(tài)，內(nèi)部鉆頭體3繞轉(zhuǎn)軸12旋轉(zhuǎn)至直立位置，套管從外部鉆頭體I中部出過，從而實(shí)現(xiàn)從鉆桿和鉆頭內(nèi)部下護(hù)孔套管。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種軟煤層下套管鎖式組合鉆頭，包括具有中心通孔的外部鉆頭體，外部鉆頭體上端設(shè)置有外部鉆刀支架和內(nèi)部鉆頭體，外部鉆刀支架上設(shè)置有沿外部鉆刀支架周向均勻分布的外部鉆刀合金片，內(nèi)部鉆頭體一端與外部鉆頭體鉸接，內(nèi)部鉆頭體另一端通過外部鉆頭體內(nèi)側(cè)面上的擋塊與外部鉆頭體連接，其特征在于:所述內(nèi)部鉆頭體下方設(shè)置有鎖式裝置，鎖式裝置包括彈性元件、鎖栓和固定栓，彈性元件一端與內(nèi)部鉆頭體固定連接，另一端與鎖栓連接，內(nèi)部鉆頭體在彈性元件上方設(shè)置有凹槽，鎖栓滑動(dòng)設(shè)置于內(nèi)部鉆頭體下方，固定栓右端固定設(shè)置于外部鉆頭體上，鎖栓右端位于固定栓左端的正下方。
2.如權(quán)利要求1所述的一種軟煤層下套管鎖式組合鉆頭，其特征在于:所述內(nèi)部鉆頭體下方設(shè)置有彈性元件固定支座和鎖栓套，彈性元件一端與彈性元件固定支座連接，另一端與鎖栓連接，鎖栓滑動(dòng)設(shè)置于鎖栓套內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種軟煤層下套管鎖式組合鉆頭，其特征在于:所述彈性元件為彈簧或彈性鋼片。
4.如權(quán)利要求1所述的一種軟煤層下套管鎖式組合鉆頭，其特征在于:所述鎖栓右端下側(cè)面為向右上方傾斜的光滑斜面。
5.如權(quán)利要求1所述的一種軟煤層下套管鎖式組合鉆頭，其特征在于:所述內(nèi)部鉆頭體一端通過轉(zhuǎn)軸與外部鉆頭體轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
【專利摘要】一種軟煤層下套管鎖式組合鉆頭，包括具有中心通孔的外部鉆頭體，外部鉆頭體上端設(shè)置有外部鉆刀支架和內(nèi)部鉆頭體，外部鉆刀支架上設(shè)置有沿外部鉆刀支架周向均勻分布的外部鉆刀合金片，內(nèi)部鉆頭體一端與外部鉆頭體鉸接，內(nèi)部鉆頭體另一端通過外部鉆頭體內(nèi)側(cè)面上的擋塊與外部鉆頭體連接，所述內(nèi)部鉆頭體下方設(shè)置有鎖式裝置，鎖式裝置包括彈性元件、鎖栓和固定栓，彈性元件一端與內(nèi)部鉆頭體固定連接，另一端與鎖栓連接，內(nèi)部鉆頭體在彈性元件上方設(shè)置有凹槽，鎖栓滑動(dòng)設(shè)置于內(nèi)部鉆頭體下方，固定栓右端固定設(shè)置于外部鉆頭體上，鎖栓右端位于固定栓左端的正下方。
【IPC分類】E21B10-62
【公開號(hào)】CN204609784
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520241916
【發(fā)明人】李定啟
【申請(qǐng)人】李定啟
【公開日】2015年9月2日
【申請(qǐng)日】2015年4月21日