[发明专利]用于旋转钻井的反井镗头

说明书

一种用于在岩石中旋转钻井的反井镗头，具有可安装在驱动轴处的主要的本体，其中安装面向多个鞍部提供支撑表面，所述鞍部则安装相应的滚刀。至少一个引导块附接至所述本体，以从安装面向上突出，并且所述引导块包括至少一个引导面，以促进从所述安装面运走切削下来的材料。

技术领域

本发明涉及一种反井镗头(raise boring head)，并且特别地但不排它地涉及一种镗头，其具有用以安装多个滚刀的安装面，其中至少一个引导块从安装面突出，以促进将切割下来的材料从安装面运走。

背景技术

可在矿井或其它地下工程中执行反井钻井操作，以提供通道或者产生通风井。这种技术通常涉及从第一位置至第二位置钻出小直径的先导孔。一旦完成，则移除导向钻头，并且将大直径的反井镗头安装在驱动轴处，驱动轴具有的直径相应于先导孔的直径。反井镗头被旋转并且被沿先导孔向上拉动，以便将初始孔扩大为期望直径。

因而，反井钻井设备受到极大的操作力，并且需要高性能组件，以在切削期间耐受严苛的工作环境和物理要求及机械要求。反井镗头包括分布在镗头的安装面上的可替换的滚刀，滚刀的作用是：随着它们独立旋转，碎裂岩石。因而，镗头处的滚刀的分布和构造可进行调整，以尝试最大化切削性能，同时尽可能地延长它们的操作寿命。在US 4,228,863和US4,386,670中描述了传统的反井钻井设备。

传统镗头的一个问题在于，在绕滚刀的区域处的切削碎屑的聚集。聚积的碎屑的再研磨阻碍了切削效率，并且加速滚刀磨损。US 4,179,000描述了一种反井镗头，其具有用以安装滚刀的大致圆锥形的主板，以尝试防止切屑积聚并且提供自清洁的镗头。然而，通过圆锥形安装面，滚刀被构造用以在不同的相应轴向高度位置(相对于驱动轴)处接合岩石，且出于许多原因，这是不利的。特别地，差别化的滚刀磨损使得必须互换或者过早更换受到更大应力和更大压缩力的径向最内部的滚刀。另外，在鞍部的区域处局部聚集的碎屑仍存在问题，并且取决于它们在安装面上的位置而影响特定的滚刀阵列。因而，需要一种解决上述问题的反井镗头。

发明内容

本发明的目标在于提供一种用于旋转钻井的反井镗头，这种反井镗头针对切削效率进行优化，特别是包括最大化钻井速度，同时尽可能地延长滚刀的使用寿命。通过提供一种反井镗头实现了这些目标，该反井镗头大大地促进从镗头的起作用的切削面移走切削下来的材料，以避免碎屑在滚刀的侧向侧周围、之间的区域聚集或者聚集到所述侧向侧。有利地，主题发明提供一种反井镗头，其中本体中安装滚刀的面包括从安装面突出的至少一个或者多个引导块。每个引导块都包括横向于本体的安装面对齐的至少一个引导表面，以在钻井期间促进切削下来的材料的向后运输。可选地，镗头的本体可包括一个或者更多开放通道，这些开放通道从安装面沿轴向通过本体延伸至后面，且相应的引导块被定位成紧邻通道的开放端，以便将切削下来的材料引导或汇集(funnel)到通道中，从而在重力作用下从滚刀离开，向下掉落。

根据本发明的第一方面，提供一种用于在岩石中旋转钻井的反井镗头，包括：可安装在驱动轴处的本体，该本体具有从轴径向向外延伸的安装面；被设置在安装面处的多个鞍部，以将相应的滚刀可旋转地安装在本体处；其特征在于：包括至少一个引导块，其附接至本体，以在与鞍部相邻或者与鞍部间隔开的位置从安装面突出，且引导块具有与安装面横向对齐的至少一个引导面，以促进从安装面运走切削下来的材料，其中引导块与鞍部分离，并且不与鞍部一体形成。

在本说明书中引用的本体的“安装面”涵盖了大致垂直于驱动轴且因而大致垂直于穿过镗头和驱动轴延伸的中心轴线对齐的该本体的表面区域。然而，安装面可横向于中心轴线对齐，以便相对于驱动轴倾斜或下斜。另外，安装面可形成为具有一个或多个开口或孔的大致平面的表面区域，这些开口或孔代表从安装面沿轴向通过本体延伸至后面的碎屑流通道的开放端。因此，安装面可形成为具有格栅或者格子结构的多个部分或者区域，其支撑鞍部和滚刀。