专利名称：钻井扩孔钻具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种地下钻孔深部扩孔钻具，并可以应用于定向钻井的扩孔。
背景技术：
在石油、天然气、煤层气、煤炭地下气化的钻井施工中，为了实现某种功用，通常需 要对钻孔的某些局部进行扩孔。在目前已有的扩孔钻具中，建筑基础一般采用的大口径扩 底钻头，能实现较浅钻孔的扩孔，但不能满足地层深处钻孔的扩孔要求。专利CN94103217 公开的两翼扩孔钻头，两翼无法展开/收縮，就无法实现对钻孔的局部扩大，扩孔要从地面 开始。专利US4219087公开的一种扩孔钻头，其设计有三个可以展开的小牙轮钻头，扩孔时 展开，在钻杆的推动下向前行进扩孔。操作较复杂，易埋钻。专利CN03245809公开了一种 自动变径的扩孔钻具，在前期钻进过程中使用小孔径钻进，通过向后拉动钻杆使前后钻体 错动，刀体自动解锁打开至最大，再随钻机及钻杆旋转实现后退扩孔作业。 另外，局部或阶段性扩孔的钻具一般采用偏心钻头或在钻杆下连接钢筒镶嵌硬质 合金来实现扩孔，但是扩孔直径有一定局限性，很难实现大比例变化扩孔，而且对较硬的地 层不能有效的切削，扩出的孔径不均匀。比如US6668949公开的扩孔钻具所扩孔的直径比 没有扩孔前就大不了多少。
实用新型内容为了克服现有的扩孔钻具操作复杂、易埋钻、不易实现局部扩孔、扩孔直径变化小 等缺点，本实用新型提出了一种钻井局部扩孔钻具，不仅能够实现大直径扩孔，而且能够对 较硬地层及深煤层进行有效的扩孔。 本实用新型钻具，包括缸筒1、活塞2、弹簧3、活塞杆4、连接件5、钻头两翼6、合 金头7、支撑杆8和限位孔9等，其解决技术问题所采用的技术原理是将钻具设计成可展 开式，钻杆下连接缸筒1 ，缸筒1下连接钻头的两翼6，两翼上镶有硬质合金头7，下面安装支 撑杆8。缸筒1内安装活塞2，通过液压和缸筒下端的弹簧3来控制活塞2的移动，从而使 钻具的两翼收縮和展开。通常在距缸筒1上沿一定位置布置几组限位孔，限位孔起限压限 位作用。泥浆的液压推动活塞2向下移动，带动活塞杆4下行，使得钻头两翼展开，本扩孔 钻具两翼的展开夹角范围在O 45° ，通常可将①100mm ①300mm孔扩大至①300mm ①1000mm。 在使用时，先利用普通钻头钻成预期扩孔的钻孔，再取出钻头更换扩孔钻具；在普 通钻机钻杆下通过丝扣连上扩孔钻具，钻具缸筒上端内壁有螺纹。 具体方式为先用普通钻具从地面向地层钻成一个有一定直径的钻孔，再将扩孔 钻具连接在普通钻机的钻杆下端下入钻孔预定扩孔段的下部，扩孔前扩孔钻具处于收縮状 态，启动钻机使钻具旋转，然后利用泥浆泵，向钻杆内部压入泥浆，泥浆进入扩孔钻具的缸 筒1内，推动活塞2向下移动，泥浆通过限位孔不断流出钻杆进入钻孔，钻孔内的泥浆携带 钻屑沿钻杆外壁返回地面，由此形成泥浆循环并保持扩孔钻具的活塞处于一定压力下，钻头两翼保持一定的展开角度。钻机带动钻杆及其底部钻头旋转，钻头上的两翼6将不断切削钻孔内壁，当两翼展开至预定角度后，钻机开始向上提钻，使扩孔钻具的两翼不断向上切削内孔壁，岩粉自由下落至孔底，不会影响到钻头，不易埋钻。 钻孔扩至预期长度后，先将泥浆泵停泵，此时，由于缸筒1内部弹簧3作用，使活塞2复位，两翼6收縮，即可将钻杆及扩孔钻具提出，完成扩孔。 本实用新型钻井扩孔钻具，可以展开呈不同角度的两个翼6，其上镶有硬质合金头7，两翼的张开/收縮是以泥浆驱动活塞2带动支撑杆8实现的。 本实用新型钻井扩孔钻具在于型时，且件组成。在闭合状态可以实现小直径钻进，其扩孔程序是后孔扩展到①300mm ①1000mm。 本实用新型采用钻井泥浆泵的泥浆压力及流量来控制钻头翼片的张开程度，实现
不同直径的扩孔，可以在深孔中实现局部扩孔，对较硬煤层有良好的效果。 本实用新型为旋转过程中向上提钻，不断切削孔壁，岩粉自由下落至孔底，不会影
响到钻头，不易埋钻，如若出现孔壁塌落情况，本钻头也可泄压使弹簧复位，两翼收縮，从而
使钻头比较容易提出，不至于埋钻。 本实用新型钻具结构简单，操作方便，具有非常实用的推广意义，特别适用于煤田钻孔施工中的气化炉燃烧室的建造，本实用新型钻具在闭合状态可以实现小直径进退，通过泥浆推动活塞使两翼展开，进行后退式扩孔作业，完成扩孔后可以降低液压，弹簧复位使两翼闭合、撤钻。该扩孔钻具不易埋钻、设计简单、操作方便、可实现大直径扩孔。
图1为本实用新型的结构图。
图中，l一缸筒；2—活塞；3—弹簧；4一活塞杆；5—连接件；6—钻头两翼；7—合
金头；8—支撑杆，9一限位孔。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做详细说明。 本实用新型所公开的扩孔钻具见附图1，扩孔钻具由缸筒1、活塞2、弹簧3、钻头两翼6、支撑杆8和限位孔9组成。通常在距缸筒1上沿250mm处均匀布置4个直径为10mm的限位孔，限位孔起限压限位作用，距缸筒上沿410mm处再均匀布置4个直径为10mm的限位孔。钻头两翼6上均匀镶嵌有100颗合金头7，缸筒1与钻头两翼6的一端通过连接件5连接，钻头两翼6的另一端通过支撑杆8与活塞杆4连接。缸筒1中的活塞2下压有弹簧3，在活塞上部没有压力的情况下，弹簧3伸展开，活塞杆4向上移动，带动支撑杆8收縮，从而使钻头两翼6闭合。当活塞2受压时，活塞会压縮弹簧3，带动活塞杆4向下运动，通过支撑杆8使钻头臂两翼6展开，通过限位孔固定钻头两翼6展开至预期角度0 45° 。[0018] 本实用新型可根据实际需求制成规格不同的一系列产品。
权利要求一种钻井扩孔钻具，包括缸筒(1)、活塞(2)、弹簧(3)、活塞杆(4)、钻头两翼(6)、支撑杆(8)和限位孔(9)，其特征在于钻头两翼(6)的一端通过支撑杆(8)与活塞杆(4)连接。
2. 根据权利要求1所述的钻井扩孔钻具，其特征在于缸筒(1)与钻头两翼(6)的一端通过连接件(5)连接。
3. 根据权利要求1所述的钻井扩孔钻具，其特征在于钻头两翼(6)上镶嵌有合金头(7)。
4. 根据权利要求1所述的钻井扩孔钻具，其特征在于钻头两翼(6)展开角度为0 45° 。
5. 根据权利要求1 4所述的任意一种钻井扩孔钻具，其特征在于缸筒(1)中的活塞(2)下压有弹簧(3)，在活塞(2)上部没有压力的情况下，弹簧(3)伸展开，活塞杆(4)向上移动，带动支撑杆(8)收縮，钻头两翼(6)闭合；当活塞(2)受压时，活塞会压縮弹簧(3)，带动活塞杆(4)向下运动，通过支撑杆(8)使钻头两翼(6)展开。
专利摘要本实用新型公开了一种钻井扩孔钻具，包括缸筒1、活塞2、弹簧3、活塞杆4、钻头两翼6、支撑杆8和限位孔9等，其特征在于钻头两翼6的一端通过支撑杆8与活塞杆4连接。钻具在闭合状态可以实现小直径进退，通过泥浆推动活塞使两翼展开，进行后退式扩孔作业，完成扩孔后可以降低液压，弹簧复位使两翼闭合、撤钻。该扩孔钻具不易埋钻、设计简单、操作方便、可实现大直径扩孔。
文档编号E21B10/32GK201535137SQ200920310590
公开日2010年7月28日 申请日期2009年9月17日 优先权日2009年9月17日
发明者张贵宝 申请人:新奥气化采煤有限公司