[实用新型]下套管护孔钻头

说明书

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所使用的下套管护孔装置，具体涉及一种下套管护孔钻头。

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。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种下套管护孔效果明显、易于操作、维护方便、成本较低的下套管护孔钻头。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：下套管护孔钻头，包括具有中心通孔的外部钻头体，外部钻头体前部的外形为三棱柱结构，三棱柱结构的棱边处圆弧过渡，外部钻头体前端面上设有外部钻头支架，外部钻头支架上沿圆周方向均匀设有三个外部钻刀合金片，每个外部钻刀合金片均位于三棱柱结构的一个棱边，外部钻头体前端面上在其中两个外部钻刀合金片之间的位置开设有安装槽，安装槽的前、内、外三面均敞口，外部钻头体前端在安装槽内设有可向前转动的内部钻头体，内部钻头体通过单向定位结构连接在外部钻头体上，内部钻头体前端设有位于中心通孔处的内部钻刀支架，内部钻刀支架上设有内部钻刀合金片。

所述单向定位结构包括销轴、拉簧和支撑定位凸起，销轴设在外部钻头体的安装槽内，内部钻头体转动连接在销轴上，支撑定位凸起设在外部钻头体内壁上并位于安装槽的相对一侧，内部钻头体底面设有与销轴垂直的长槽，拉簧下端连接在外部钻头体内壁上并临近安装槽一侧，拉簧上端连接在内部钻头体底面的长槽内，拉簧对内部钻头体的拉力使支撑定位凸起与内部钻头体下表面顶压配合。

所述安装槽的宽度等于内部钻头体的宽度，安装槽的深度等于内部钻头体的厚度。

采用上述技术方案，本实用新型在使用时，本实用新型的后端安装在钻杆前端，钻机通过钻杆驱动本实用新型在软煤层中施工钻孔，在钻孔过程中内部钻头体为合上状态（图1所示），拉簧的拉力以及支撑定位凸起的共同作用使内部钻头体的长度方向处于径向状态，在完成钻孔施工后，钻杆和本实用新型后撤0.5m，将套管从钻杆内部空腔伸入到钻孔内，当套管进入至本实新型的中心通孔内时，套管将内部钻头体向前顶，克服拉簧的拉力，内部钻头体以销轴为轴线向前转动至与钻杆中心线平行状态，然后将套管向前穿过本实用新型后固定在煤壁，最后本实用新型和钻杆退出钻孔后，将套管留在钻孔中。

本实用新型中的外部钻头体的外径采用95mm或其它尺寸，外部钻头体内径采用40mm或其它尺寸。

本实用新型设计新颖、结构简单、易于制造、使用方便、体积小，易于下套管作业，下套管效果显著，实用性强，便于推广应用。

附图说明

图1是本实用新型在内部钻头体合上时的结构示意图；

图2是图1中A-A剖视图；

图3是本实用新型在内部钻头体打开时的结构示意图。

具体实施方式