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CN109372431A - 一种可连续造斜用喷射钻头 - Google Patents

一种可连续造斜用喷射钻头 Download PDF

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CN109372431A CN201811316739.8A CN201811316739A CN109372431A CN 109372431 A CN109372431 A CN 109372431A CN 201811316739 A CN201811316739 A CN 201811316739A CN 109372431 A CN109372431 A CN 109372431A
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Abstract

一种可连续造斜用喷射钻头，包括钻头体，钻头体上端与钻杆连接，钻头体设有中心孔，钻头体的下端设置钻进端，钻进端的外廓为非整圆的柱体，在所述柱体的周边设有数个喷射斜孔，喷射斜孔与中心孔连通，相邻喷射斜孔之间沿轴向设置周边返浆槽，钻进端的非圆柱的侧面设有向钻进端端头部位倾斜收缩的导向斜面。本发明采用滑动的方式钻进，在钻进的过程中钻头无回转运动，完全依靠静推力及钻头的钻进端位于周边的若干喷射斜孔和位于中的心喷嘴喷射的泥浆有效疏松地层，使喷射钻头能够在静推力的作用下在中硬土层沿一定角度高效钻进。本发明钻头无需配套使用的钻具设置回转机构，所以可简化钻具的结构，提高钻具工作可靠性和使用寿命。

Description

一种可连续造斜用喷射钻头
技术领域
本发明涉及一种用于地质钻进的钻头，特别是一种无需回转切削钻进的可连续造斜用喷射钻头。
背景技术
目前，非开挖及定向井领域受控定向钻探技术的应用越来越广泛，有为定向钻进的目的而进行钻孔造斜，有为处理孔内事故进行造斜，有为铺设、更换和修复各种地下管线时不影响地面交通、建筑等而进行造斜。无论出于哪种目进行的钻孔造斜，所用的造斜钻有螺杆钻和非开挖用导向钻头两类。螺杆钻造斜时需要地层对其进行支撑，因此一般仅适用于较硬地层，而非开挖用导向钻头采用静推和回转钻进的复合方式钻进，仅仅适用于较软地层，对于硬度较高的土层钻进效果较差。此外，上述两类钻头都需要配备相应的旋转机构，以完成钻进过程中钻头的回转运动。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种适用于中硬及软土层、无需回转切削钻进，仅需喷射切削、滑动给进的可连续造斜用喷射钻头。
本发明所述问题是以下述技术方案解决的：
一种可连续造斜用喷射钻头，包括钻头体，钻头体上端与钻杆连接，钻头体设有中心孔，钻头体的下端设置钻进端，钻进端的外廓为非整圆的柱体，在所述柱体的周边设有数个喷射斜孔，喷射斜孔与中心孔连通，相邻喷射斜孔之间沿轴向设置周边返浆槽，钻进端的非圆柱的侧面设有向钻进端端头部位倾斜收缩的导向斜面。
上述可连续造斜用喷射钻头，由钻进端端头至钻头体下部设有容渣槽，容渣槽为相对轴线倾斜设置的弧面槽，容渣槽上部设有喷嘴，喷嘴经孔道连通中心孔。
上述可连续造斜用喷射钻头，在导向斜面与弧形容渣槽相交处设有向轴向中心平面方向凹进的上部返浆槽。
上述可连续造斜用喷射钻头，所述钻头体上固定有上扶正套和下扶正套，下扶正套的周向位置与导向斜面上下对应，上扶正套的中心与下扶正套中心相差180°。
上述可连续造斜用喷射钻头，上扶正套和下扶正套同为三段式，即由上部短半圆锥段、中部圆柱段和下部短长圆锥段组成。
上述可连续造斜用喷射钻头，所述钻头体上设有钻头体过渡斜面，钻头体过渡斜面自下扶正套下部向上部返浆槽处倾斜延伸，钻头体过渡斜面与导向斜面上下对应，钻头体过渡斜面的下端与上部返浆槽连接。
上述可连续造斜用喷射钻头，所述导向斜面相对轴向的倾角为2°-10°，所述喷射斜孔相对轴线的倾角为10°-25°，所述容渣槽相对轴线的倾角为15°-45°，所述钻头体过渡斜面相对轴线的倾角为2-10°。
上述可连续造斜用喷射钻头，喷射斜孔的数目为5-8个，喷嘴的个数为1-4个。
本发明所述的用于造斜的喷射钻头，采用滑动的方式钻进，在钻进的过程中钻头无回转运动，完全依靠静推力及钻头的钻进端位于周边的若干喷射斜孔和位于中心的喷嘴喷射的泥浆有效疏松地层，使喷射钻头能够在静推力的作用下在中硬土层沿一定角度高效钻进。所述喷射钻头设有上、下扶正套，上扶正套与下扶正套在钻进过程可有效防止钻头发生下倾或上仰，此外，下扶正套在钻进过程还可以起到修孔作用，使钻后孔的形状为圆形。所述钻头设有容渣槽、周边返浆槽和上部返浆槽，钻进过程产生的渣浆由容渣槽经周边返浆槽和上部返浆槽排出，以保证钻进过程正常进行。本发明钻头无需配套使用的钻具设置回转机构，所以可简化钻具的结构，提高钻具工作可靠性和使用寿命。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的仰视图；
图3是图2的A-A剖视图；
图4是钻头体局部与钻进端的结构示意图；
图5是图4的仰视图；
图6是图5的B-B剖视图；
图7是上扶正套的结构示意图；
图8是想扶正套的结构示意图；
图9是本发明的轴测图。
图中各标号为：1、钻头体，1-1、钻头体过渡斜面，2、上扶正套，3、下扶正套，4、钻进端，4-1、喷射斜孔，4-2、周边返浆槽，4-3、容渣槽，4-4、导向斜面，4-5、上部返浆槽，5、喷嘴。
具体实施方式
参看图1-图6和图9，本发明所述可连续造斜用喷射钻头设有钻头体1，钻头体的上端与钻杆连接，钻头体设有中心孔1-2。在钻头体的下端设置钻进端4，钻进端的外廓为非整圆的柱体，该柱体的圆柱面部分大于半圆柱。钻进端的非圆柱的侧面设有向钻进端端头部位倾斜收缩的导向斜面4-4，导向斜面相对轴线的倾角为2-10°。钻进端的下端面为锥面。当钻杆向钻头体加压时，其作用力在钻进端转化为两个方向的分力，一个分力垂直于导向斜面，导向斜面的角度一个分力平行于导向斜面，在钻杆和地层双重作用力的作用下，钻头体沿一定的角度发生方向转变开始造斜。在钻进端的周边设有数个喷射斜孔4-1，喷射斜孔与中心孔连通，喷射斜孔相对轴线的倾角为10-25°，相邻喷射斜孔之间沿轴向设置周边返浆槽4-2。喷射斜孔的数目为5-8个为宜，图示实施例中喷射斜孔的数目为六个。由钻进端端头至钻头体下部设有容渣槽4-3，容渣槽为相对轴线倾斜设置的弧面凹槽，容渣槽上部设有喷嘴5，喷嘴经孔道连通中心孔，喷嘴的个数为1-4个，图示实施例中喷嘴设置两个。在导向斜面与弧形容渣槽相交处设有向轴向中心平面方向凹进的上部返浆槽4-5。在钻进过程，泥浆流经钻头体的中心孔由喷嘴和喷射斜孔喷出，在喷出的泥浆对孔壁的喷射力、钻杆推力和地层反作用力三重力作用下，钻头可沿一定角度高效钻进造斜。周边返浆槽用于钻进过程中周边渣浆的上返，钻进过程中存储在容渣槽内的渣浆由上部返浆槽上返。
参看图1和图7-图9，钻头体上固定有上扶正套2和下扶正套3，下扶正套的周向位置与导向斜面上下对应，上扶正套的中心与下扶正套中心相差180°。上扶正套和下扶正套由一个完整的筒形套一分为二得到，上下扶正套的内表面与钻头体的外表面匹配贴合。上扶正套和下扶正套同为三段式，即由上部短半圆锥段、中部圆柱段和下部长圆锥段组成。中部圆柱段的半径与钻进端圆柱面部分的半径匹配。钻头体上设有钻头体过渡斜面1-1，钻头体过渡斜面自下扶正套下部向上部返浆槽处倾斜延伸，钻头体过渡斜面与导向斜面上下对应，钻头体过渡斜面的下端与上部返浆槽连接。上下扶正套在钻进过程主要起到扶正作用，防止钻头向下倾斜或上仰，下扶正套及钻头体过渡斜面在钻进过程还可以对钻孔进行修补，使钻孔成为圆形。

Claims (8)

1.一种可连续造斜用喷射钻头，包括钻头体(1)，钻头体上端与钻杆连接，其特征在于：钻头体设有中心孔(1-2)，钻头体的下端设置钻进端(4)，钻进端的外廓为非整圆的柱体，在所述柱体的周边设有数个喷射斜孔(4-1)，喷射斜孔与中心孔连通，相邻喷射斜孔之间沿轴向设置周边返浆槽(4-2)，钻进端的非圆柱的侧面设有向钻进端端头部位倾斜收缩的导向斜面(4-4)。
2.根据权利要求1所述的可连续造斜用喷射钻头，其特征在于：由钻进端端头至钻头体下部设有容渣槽(4-3)，容渣槽为相对轴线倾斜设置的弧面槽，容渣槽上部设有喷嘴(5)，喷嘴经孔道连通中心孔。
3.根据权利要求2所述的可连续造斜用喷射钻头，其特征在于：在导向斜面与弧形容渣槽相交处设有向轴向中心平面方向凹进的上部返浆槽(4-5)。
4.根据权利要求3所述的可连续造斜用喷射钻头，其特征在于：所述钻头体上固定有上扶正套(2)和下扶正套(3)，下扶正套的周向位置与导向斜面上下对应，上扶正套的中心与下扶正套中心相差180°。
5.根据权利要求4所述的可连续造斜用喷射钻头，其特征在于：上扶正套和下扶正套同为三段式，即由上部短半圆锥段、中部圆柱段和下部短长圆锥段组成。
6.根据权利要求5所述的可连续造斜用喷射钻头，其特征在于：所述钻头体上设有钻头体过渡斜面(1-1)，钻头体过渡斜面自下扶正套下部向上部返浆槽处倾斜延伸，钻头体过渡斜面与导向斜面上下对应，钻头体过渡斜面的下端与上部返浆槽连接。
7.根据权利要求6所述的可连续造斜用喷射钻头，其特征在于：所述导向斜面相对轴线的倾角为2-10°，所述喷射斜孔相对轴线的倾角为10-25°，所述容渣槽相对轴线的倾角为15-45°，所述钻头体过渡斜面相对轴线的倾角为2-10°。
8.根据权利要求7所述的可连续造斜用喷射钻头，其特征在于：喷射斜孔的数目为5-8个，喷嘴的个数为1-4个。
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