CN204609784U - 一种软煤层下套管锁式组合钻头 - Google Patents
一种软煤层下套管锁式组合钻头 Download PDFInfo
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Abstract
一种软煤层下套管锁式组合钻头，包括具有中心通孔的外部钻头体，外部钻头体上端设置有外部钻刀支架和内部钻头体，外部钻刀支架上设置有沿外部钻刀支架周向均匀分布的外部钻刀合金片，内部钻头体一端与外部钻头体铰接，内部钻头体另一端通过外部钻头体内侧面上的挡块与外部钻头体连接，所述内部钻头体下方设置有锁式装置，锁式装置包括弹性元件、锁栓和固定栓，弹性元件一端与内部钻头体固定连接，另一端与锁栓连接，内部钻头体在弹性元件上方设置有凹槽，锁栓滑动设置于内部钻头体下方，固定栓右端固定设置于外部钻头体上，锁栓右端位于固定栓左端的正下方。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种井下破碎或松软煤岩钻进过程中下套管护孔装置，尤其涉及一种一种软煤层下套管锁式组合钻头。
背景技术
现有研究表明：在对破碎或者松软煤层进行钻孔时，煤的暴露面积大量增加，大量吸附瓦斯从微孔隙中解析出来进入大孔隙和裂缝中，与游离瓦斯汇集在一起从孔壁周围暴露表面释放出来； 同时由于孔壁周围各类孔隙空间连通，煤层中瓦斯贮存的大量能量将迅速发散，在压力梯度的作用下流向钻孔，且松软煤层弹性模量较低、泊松比较高、脆性大、易破碎，使成孔孔径变小、塌孔，瓦斯通道变小、堵塞等。采用湿式钻孔时，水在排渣的同时，对煤层物理性质和力学性质影响较大。其原因主要是煤的水化作用，即物理弱化作用和力学作用。煤块浸水后，水沿裂隙、孔隙进入煤中，润湿煤块全部自由面上的每个颗粒；由于水分子的侵入，削弱了颗粒间的联系，使得煤的力学性质变差。同时当水进入到煤体孔隙、裂隙时会产生压力，使煤体弹性屈服极限降低，易于产生塑性变形同；时还会降低煤体的抗剪强度，使其易于发生剪切破坏，导致其强度降低。表现为松软煤层易发生“泥化”，失去支撑力。在地应力的作用下，发生坍塌、掉块等现象。由于钻孔垮塌后封堵了瓦斯流动的通道，大大影响煤层瓦斯的有效抽放，因此我国软煤层瓦斯抽放钻孔通常花管作为套管进行护孔，以增加瓦斯的抽采效果。但是由于破碎或松软煤层成孔后塌孔速度较快，往往导致套管无法下入设计深度，从而大大影响了通过下套管护孔来增加钻孔瓦斯抽放的效果。现有的技术从钻杆和钻头内插入护孔套管，大大提高了软煤层下套管护孔的效率。但是由于现有的下套管钻头的中部钻头体主要依靠摩擦力控制闭合和启开，稳定差，中部钻头体极易在打钻过程中被风压或水压顶出，导致中部钻头体在钻进过程中被折断和脱离。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种软煤层下套管锁式组合钻头，其结构简单、维护方便、制造成本低且可靠耐用。
具体技术方案为：一种软煤层下套管锁式组合钻头，包括具有中心通孔的外部钻头体，外部钻头体上端设置有外部钻刀支架和内部钻头体，外部钻刀支架上设置有沿外部钻刀支架周向均匀分布的外部钻刀合金片，内部钻头体一端与外部钻头体铰接，内部钻头体另一端通过外部钻头体内侧面上的挡块与外部钻头体连接，所述内部钻头体下方设置有锁式装置，锁式装置包括弹性元件、锁栓和固定栓，弹性元件一端与内部钻头体固定连接，另一端与锁栓连接，内部钻头体在弹性元件上方设置有凹槽，锁栓滑动设置于内部钻头体下方，固定栓右端端固定设置于外部钻头体上，锁栓右端位于固定栓左端的正下方。
所述内部钻头体下方设置有弹性元件固定支座和锁栓套，弹性元件一端与弹性元件固定支座连接，另一端与锁栓连接，锁栓滑动设置于锁栓套内。
所述弹性元件为弹簧或弹性钢片。
所述锁栓右端下侧面为向右上方倾斜的光滑斜面。
所述内部钻头体一端通过转轴与外部钻头体转动连接。
本实用新型内部钻头体可以绕转轴转动，当锁栓右端转动至固定栓左端上侧面时，由于锁栓右端下侧面为向右上方倾斜的光滑斜面，锁栓在锁栓套内向左运动，当锁栓绕过固定栓之后锁栓在弹性元件的作用下向右运动至固定栓下方，此时内部钻头体在挡块和锁栓的共同作用下其位置被限定，进入闭锁状态，在软煤层打钻时锁栓处于闭锁状态，当软煤层打钻结束后从钻杆和钻头内部插入护孔套管时，套管前端的锥形套管帽向上顶压弹性元件中部，使弹性元件中部向凹槽内运动，同时弹性元件带动锁栓在锁栓套内滑动使锁栓向左运动，内部钻头体解除闭锁状态，内部钻头体绕转轴旋转至直立位置，套管从外部钻头体中部出过，从而实现从钻杆和钻头内部下护孔套管。
本实用新型结构简单，使用方便，可推广性强。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为图1中A-A向剖视图；
图3为本实用新型非闭锁状态结构示意图；
图4为本实用新型锁式装置结构示意图；
图5为图4仰视图。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4和图5所示，一种软煤层下套管锁式组合钻头，包括具有中心通孔的外部钻头体1，外部钻头体1上端设置有外部钻刀支架2和内部钻头体3，外部钻刀支架2上设置有沿外部钻刀支架2周向均匀分布的外部钻刀合金片4，内部钻头体3左端通过转轴12与外部钻头体1转动连接，内部钻头体3右端通过外部钻头体1内侧面上的挡块5与外部钻头体1连接，当内部钻头体3右端转动至挡块5时停止继续向下转动，内部钻头体3下方设置有锁式装置，锁式装置包括弹性元件6、锁栓7和固定栓8，弹性元件6一端与内部钻头体3固定连接，另一端与锁栓7连接，弹性元件6为弹簧或弹性钢片，内部钻头体3在弹性元件6上方设置有凹槽9，锁栓7滑动设置于内部钻头体3下方，锁栓7右端下侧面为向右上方倾斜的光滑斜面，固定栓8右端端固定设置于外部钻头体1上，锁栓7右端位于固定栓8左端的正下方。
所述内部钻头体3下方设置有弹性元件固定支座10和锁栓套11，弹性元件6一端与弹性元件固定支座10连接，另一端与锁栓7连接，锁栓7滑动设置于锁栓套11内。
本实用新型内部钻头体3可以绕转轴12转动，当锁栓7右端转动至固定栓8左端上侧面时，由于锁栓7右端下侧面为向右上方倾斜的光滑斜面，锁栓7在锁栓套11内向左运动，当锁栓7绕过固定栓8之后锁栓7在弹性元件6的作用下向右运动至固定栓8下方，此时内部钻头体3在挡块5和锁栓7的共同作用下其位置被限定，进入闭锁状态，在软煤层打钻时锁栓7处于闭锁状态，当软煤层打钻结束后从钻杆和钻头内部插入护孔套管时，套管前端的锥形套管帽向上顶压弹性元件6中部，使弹性元件6中部向凹槽9内运动，同时弹性元件6带动锁栓7在锁栓套11内滑动使锁栓7向左运动，内部钻头体3解除闭锁状态，内部钻头体3绕转轴12旋转至直立位置，套管从外部钻头体1中部出过，从而实现从钻杆和钻头内部下护孔套管。
Claims (5)
1.一种软煤层下套管锁式组合钻头，包括具有中心通孔的外部钻头体，外部钻头体上端设置有外部钻刀支架和内部钻头体，外部钻刀支架上设置有沿外部钻刀支架周向均匀分布的外部钻刀合金片，内部钻头体一端与外部钻头体铰接，内部钻头体另一端通过外部钻头体内侧面上的挡块与外部钻头体连接，其特征在于：所述内部钻头体下方设置有锁式装置，锁式装置包括弹性元件、锁栓和固定栓，弹性元件一端与内部钻头体固定连接，另一端与锁栓连接，内部钻头体在弹性元件上方设置有凹槽，锁栓滑动设置于内部钻头体下方，固定栓右端固定设置于外部钻头体上，锁栓右端位于固定栓左端的正下方。
2.如权利要求1所述的一种软煤层下套管锁式组合钻头，其特征在于：所述内部钻头体下方设置有弹性元件固定支座和锁栓套，弹性元件一端与弹性元件固定支座连接，另一端与锁栓连接，锁栓滑动设置于锁栓套内。
3.如权利要求1或2所述的一种软煤层下套管锁式组合钻头，其特征在于：所述弹性元件为弹簧或弹性钢片。
4.如权利要求1所述的一种软煤层下套管锁式组合钻头，其特征在于：所述锁栓右端下侧面为向右上方倾斜的光滑斜面。
5.如权利要求1所述的一种软煤层下套管锁式组合钻头，其特征在于：所述内部钻头体一端通过转轴与外部钻头体转动连接。
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| CN107575164A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-01-12 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 一种随钻条件下的高压水力径向钻进导向装置及方法 |
| CN108533181A (zh) * | 2018-03-14 | 2018-09-14 | 邹城兖矿泰德工贸有限公司 | 抗击岩专用钻头 |
| CN109113786A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-01-01 | 安徽理工大学 | 可退出钻杆式瓦斯抽采装置 |
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