[发明专利]一种喷射式活翼扩孔钻具及其制作方法和使用方法

权利要求书

1.一种喷射式活翼扩孔钻具，包括钻头体（2），所述的钻头体（2）内部具有内腔，所述的钻头体（2）的上端设有公接头（1），所述的钻头体（2）的下端镶嵌有先导切削具（10），用于先导孔扫孔保径，其特征在于：所述的钻头体（2）的外周均匀固定有3~4组翼板座（3），所述的翼板座（3）焊接在钻头体（2）上，翼板座（3）的中间设有夹缝，所述的翼板座（3）上可拆卸地固定有扩孔翼板（4），所述的扩孔翼板（4）安装于上述夹缝内，并用螺栓（7）固定，所述的扩孔翼板（4）上镶嵌有扩孔切削具（5），用以碎岩扩孔，所述的钻头体（2）上位于每个翼板座（3）的下方均设有一个连通钻头体（2）内腔且喷口垂直朝下的喷咀（6），该喷咀（6）为一直角弯形水管，喷咀（6）的内径Ø8~13mm，喷咀（6）的喷口垂直朝下，安装后，喷咀（6）外侧直角喷口的中心线与翼板座（3）的中心线相一致，所述的钻头体（2）内腔的下部设有隔水板（9），所述的隔水板（9）上设有多个均匀分布的喷水孔（8），且隔水板（9）距钻头体（2）下端面30~50mm，保证水流高速喷射，有效软化和碎裂岩土；所述的扩孔切削具（5）为柱状硬质合金切削具，所述的先导切削具（10）为柱状硬质合金切削具。

2.根据权利要求1所述的一种喷射式活翼扩孔钻具，其特征在于：所述的扩孔切削具（5）在钻头体（2）上分布的最大外径D2为先导切削具（10）在钻头体（2）上分布的外径D1的2~2.5倍。

3.根据权利要求2所述的一种喷射式活翼扩孔钻具，其特征在于：所述的先导切削具（10）在钻头体（2）上分布的外径D1为Ø110~250mm，所述的扩孔切削具（5）在钻头体（2）上分布的最大外径D2为Ø220~620mm，所述的钻头体（2）的有效高度H为600~800mm。

4.根据权利要求3所述的一种喷射式活翼扩孔钻具，其特征在于：所述的扩孔翼板（4）的下部为倾角30°~45°的斜面。

5.一种喷射式活翼扩孔钻具的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

（a）制作外径为Ø110~250mm，壁厚为10~16mm，有效高度为600~800mm的钻头体（2），并在钻头体（2）的上端设置用于连接钻杆柱（11）的公接头（1），在钻头体（2）的底面镶嵌先导切削具（10），用于先导孔扫孔保径，所述的先导切削具（10）为柱状硬质合金切削具；

（b）在钻头体（2）的外周壁上均匀焊接3~4组中间设有夹缝的翼板座（3），并在翼板座（3）的侧面开设螺栓孔；

（c）在翼板座（3）的夹缝内设置侧边镶嵌有扩孔切削具（5）的扩孔翼板（4），并用螺栓（7） 将扩孔翼板（4）与翼板座（3）固定连接，所述的扩孔切削具（5）为柱状硬质合金切削具；

（d）在钻头体（2）上靠近每个翼板座（3）底部的位置各设置一个连通钻头体（2）内腔且喷口垂直朝下的喷咀（6），该喷咀（6）为一直角弯形水管，喷咀（6）的内径Ø8~13mm，喷咀（6）的喷口垂直朝下，安装后，喷咀（6）外侧直角喷口的中心线与翼板座（3）的中心线相一致；

（e）在钻头体（2）内腔的下部焊接具有多个均匀分布喷水孔（8）的隔水板（9），且隔水板（9）距钻头体（2）下端面30~50mm，保证水流高速喷射，有效软化和碎裂岩土。

6.根据权利要求5所述的一种喷射式活翼扩孔钻具的制作方法，其特征在于：步骤（c）中所述的扩孔切削具（5）在钻头体（2）上分布的最大外径D2为先导切削具（10）在钻头体（2）上分布的外径D1的2~2.5倍。

7.一种权利要求1至4任意一项所述的喷射式活翼扩孔钻具的使用方法，其特征在于：

（A）通过公接头（1）和钻杆接头（12）将钻杆柱（11）与钻头体（2）连接，使钻杆柱（11）内孔与钻头体（2）内腔相连通；

（B）将钻头体（2）前部置于先导孔（15）内以导正钻具，开启泵送冲洗液，冲洗液经钻杆柱（11）内孔流入钻头体（2）内腔分流，因被隔水板（9）阻挡冲洗液压力上升，一部分冲洗液经喷咀（6）高速喷向扩孔翼板（4）底侧，高速射流可软化或碎裂扩孔孔壁的岩石，发挥水力碎岩的作用，同时完成对扩孔翼板（4）的清洗，另一部分冲洗液经隔水板（9）上的喷水孔（8）流向钻头体（2）底部，冲洗液合流后携带岩屑经钻具与扩孔孔壁（13）的环状间隙返回地面；

（C）控制钻具回转转速为60~150r/min，冲洗液泵量为150~600L/min，喷咀流速为20~80m/s，钻压依靠钻具自重，进行钻进扩孔。