一種軟煤層鉆孔下套管可脫落式組合鉆頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)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下套管護孔裝置，尤其涉及一種軟煤層鉆孔下套管可脫落式組合鉆頭。
【背景技術(shù)】
[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(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(xué)性質(zhì)變差。同時當(dāng)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(dǎo)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(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(dǎo)致套管無法下入設(shè)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?，F(xiàn)有的技術(shù)從鉆桿和鉆頭內(nèi)插入護孔套管，大大提高了軟煤層下套管護孔的效率。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過程中被折斷和脫離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實用新型提供了一種軟煤層鉆孔下套管可脫落式組合鉆頭，可實現(xiàn)中部鉆頭體的固定和脫落，從而使護孔套管從鉆桿和鉆頭內(nèi)插入，可靠耐用、結(jié)構(gòu)簡單、維護方便，且成本較低。
[0004]具體技術(shù)方案為:一種軟煤層鉆孔下套管可脫落式組合鉆頭，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)部鉆頭體通過外部鉆頭體內(nèi)側(cè)面上對稱設(shè)置的多個單向定位擋塊設(shè)置于外部鉆頭體上，單向定位擋塊位于內(nèi)部鉆頭體下方，內(nèi)部鉆頭體下方設(shè)置有鎖式裝置，鎖式裝置包括彈性金屬片和固定于內(nèi)部鉆頭體底面上的固定支座，彈性金屬片下端與固定支座下部固定連接，彈性金屬片斜向上傾斜設(shè)置，且其自由端對應(yīng)設(shè)置于單向定位擋塊下端面處。
[0005]所述彈性金屬片的數(shù)量大于或等于2。
[0006]所述內(nèi)部鉆頭體橫截面為矩形。
[0007]所述單向定位擋塊數(shù)量為4個，且分別位于內(nèi)部鉆頭體底面的4個角。
[0008]所述固定支座垂直于內(nèi)部鉆頭體底面。
[0009]所述固定支座位于內(nèi)部鉆頭體底面中心位置。
[0010]本實用新型利用單向定位擋塊和鎖式裝置的配合將內(nèi)部鉆頭體位置固定，通過彈性金屬片將內(nèi)部鉆頭體與單向定位擋塊壓緊，使內(nèi)部鉆頭體處于閉鎖狀態(tài)，在正常打鉆的過程中，本實用新型的內(nèi)部鉆頭體保持閉鎖狀態(tài)，在打鉆結(jié)束后，將套管套設(shè)在固定支座上并向上運動，此時設(shè)置在固定支座上所有的彈性金屬片都會受到套管壁施加的力，彈性金屬片的自由端向固定支座靠攏同時脫離單向定位擋塊，內(nèi)部鉆頭體解除鎖定狀態(tài)，隨著套管繼續(xù)向上運動，內(nèi)部鉆頭體在套管的推動下脫落，套管從外部鉆頭體中穿過，從而實現(xiàn)從鉆桿和鉆內(nèi)部下護孔套管。
[0011]本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，制造成本低，具有很強的實用性和推廣性。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為圖1中A-A向剖視圖；
[0014]圖3為本實用型新內(nèi)部鉆頭體脫離后結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]如圖1、圖2和圖3所示，一種軟煤層鉆孔下套管可脫落式組合鉆頭，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通過外部鉆頭體I內(nèi)側(cè)面上對稱設(shè)置的多個單向定位擋塊5設(shè)置于外部鉆頭體I上，單向定位擋塊5位于內(nèi)部鉆頭體3下方，內(nèi)部鉆頭體3下方設(shè)置有鎖式裝置，鎖式裝置包括彈性金屬片6和固定于內(nèi)部鉆頭體3底面上的固定支座7，固定支座7垂直于內(nèi)部鉆頭體3底面，固定支座7位于內(nèi)部鉆頭體3底面中心位置，彈性金屬片6下端與固定支座7下部固定連接，彈性金屬片6斜向上傾斜設(shè)置，且其自由端對應(yīng)設(shè)置于單向定位擋塊5下端面處，彈性金屬片6的數(shù)量大于或等于2，彈性金屬片6組成倒立的錐形，內(nèi)部鉆頭體3橫截面為矩形，單向定位擋塊5數(shù)量為4個，且分別位于內(nèi)部鉆頭體3底面的4個角，使內(nèi)部鉆頭體3具有良好的穩(wěn)定性，
[0016]本實用新型利用單向定位擋塊5和鎖式裝置的配合將內(nèi)部鉆頭體3位置固定，通過彈性金屬片6將內(nèi)部鉆頭體3與單向定位擋塊5壓緊，使內(nèi)部鉆頭體3處于閉鎖狀態(tài)，在正常打鉆的過程中，本實用新型的內(nèi)部鉆頭體3保持閉鎖狀態(tài)，在打鉆結(jié)束后，將套管套設(shè)在固定支座7上并向上運動，此時設(shè)置在固定支座7上所有的彈性金屬片6都會受到套管壁施加的力，彈性金屬片6的自由端向固定支座7靠攏同時脫離單向定位擋塊5，內(nèi)部鉆頭體3解除鎖定狀態(tài)，隨著套管繼續(xù)向上運動，內(nèi)部鉆頭體3在套管的推動下脫離外部鉆頭體1，套管從外部鉆頭體I中穿過，從而實現(xiàn)從鉆桿和鉆內(nèi)部下護孔套管。
【主權(quán)項】
1.一種軟煤層鉆孔下套管可脫落式組合鉆頭，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)部鉆頭體通過外部鉆頭體內(nèi)側(cè)面上對稱設(shè)置的多個單向定位擋塊設(shè)置于外部鉆頭體上，單向定位擋塊位于內(nèi)部鉆頭體下方，內(nèi)部鉆頭體下方設(shè)置有鎖式裝置，鎖式裝置包括彈性金屬片和固定于內(nèi)部鉆頭體底面上的固定支座，彈性金屬片下端與固定支座下部固定連接，彈性金屬片斜向上傾斜設(shè)置，且其自由端對應(yīng)設(shè)置于單向定位擋塊下端面處。
2.如權(quán)利要求1所述的一種軟煤層鉆孔下套管可脫落式組合鉆頭，其特征在于:所述彈性金屬片的數(shù)量大于或等于2。
3.如權(quán)利要求1所述的一種軟煤層鉆孔下套管可脫落式組合鉆頭，其特征在于:所述內(nèi)部鉆頭體橫截面為矩形。
4.如權(quán)利要求2所述的一種軟煤層鉆孔下套管可脫落式組合鉆頭，其特征在于:所述單向定位擋塊數(shù)量為4個，且分別位于內(nèi)部鉆頭體底面的4個角。
5.如權(quán)利要求1所述的一種軟煤層鉆孔下套管可脫落式組合鉆頭，其特征在于:所述固定支座垂直于內(nèi)部鉆頭體底面。
6.如權(quán)利要求1或5所述的一種軟煤層鉆孔下套管可脫落式組合鉆頭，其特征在于:所述固定支座位于內(nèi)部鉆頭體底面中心位置。
【專利摘要】一種軟煤層鉆孔下套管可脫落式組合鉆頭，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)部鉆頭體通過外部鉆頭體內(nèi)側(cè)面上對稱設(shè)置的多個單向定位擋塊設(shè)置于外部鉆頭體上，單向定位擋塊位于內(nèi)部鉆頭體下方，內(nèi)部鉆頭體下方設(shè)置有鎖式裝置，鎖式裝置包括彈性金屬片和固定于內(nèi)部鉆頭體底面上的固定支座，彈性金屬片下端與固定支座下部固定連接，彈性金屬片斜向上傾斜設(shè)置，且其自由端對應(yīng)設(shè)置于單向定位擋塊下端面處。
【IPC分類】E21B10-62
【公開號】CN204609785
【申請?zhí)枴緾N201520242368
【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4月21日