专利名称：地质岩心钻探用液压报警串联式钻孔扩孔器的制作方法
技术领域：
地质岩心钻探用液压报警串联式钻孔扩孔器
技术领域：
本实用新型涉及一种地质岩心钻探专用于复杂地层治理的装置，具体的说是一种地质岩心钻探用液压报警串联式钻孔扩孔器，就是在钻孔下好终极套管的底部间隔一段距离的下部再进行扩孔的装置，属于地质钻探领域。
背景技术：
在岩心钻探领域，如果一个钻孔已经下了终极套管(最后一级套管)，此时，如果与终极套管底部间隔一定距离再出现复杂地层(如遇水膨胀、软弱、松散地层)，在目前情况下，一般采用水泥或化学浆液封堵，优质泥浆处理等方法，但是成本高、效果不理想，有时甚至造成钻孔报废。如果有一种专用扩孔器将下部软弱位置孔径扩大，再用特殊措施下入与上部终极套管口径一致的套管，这种复杂地层治理方式，叫套管隔离法。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是，提供一种地质岩心钻探用液压报警串联式钻孔扩孔器，为岩心钻探复杂地层治理提供一种新的思路和方法。本实用新型解决技术问 题所采用的技术方案是:地质岩心钻探用液压报警串联式钻孔扩孔器，包括导向钻头和柱塞套，所述导向钻头至柱塞套之间设有至少两个串联为一体的扩孔单元，每个所述扩孔单元包括上、下接头和刀片座，上下所述扩孔单元之间通过上、下接头相互联接固定；所述刀片座中装有多片沿所述钻杆轴线对称分布的扩孔刀片；每片所述扩孔刀片安装在所述刀片座中的刀片滑道中，可沿该刀片滑道自由滑动；当所述扩孔刀片全部收纳于所述刀片滑道中时，所述扩孔刀片的尾部相互靠拢形成窄腔，该窄腔中设有一根中间带有圆锥面的异径推杆，当该异径推杆向下运动时，所述圆锥面推动所述扩孔刀片沿刀片滑道向外运动，直至所述扩孔刀片的刀头完全伸出所述刀片座；所述异径推杆上端面与一柱塞的推杆下端联接固定，所述柱塞与柱塞套紧密配合，所述柱塞套空腔与所述柱塞构成液压动力单元，使所述柱塞在液力作用下在所述柱塞套中上下滑动；所述柱塞套上端联接钻杆；所述液压柱塞的推杆外部套有复位用的压簧。作为上述方案的进一步，所述压簧的上端与所述液压柱塞底面相抵，该压簧的下端与所述刀片座的上端面相抵。作为上述方案的进一步，所述柱塞套空腔下部装有挡圈，用于限制所述柱塞的行程;作为上述方案的进一步，所述液压柱塞的外圆面设有密封沟槽，密封沟槽中装有O型密封圈。本实用新型的工作原理为:本装置下到预定孔段位置，向与该装置联结的钻杆内送入高压冲洗液并旋转钻杆，高压冲洗液克服压簧阻力推动柱塞下行，在圆锥面的作用下，异径推杆推动扩孔刀片向外运动，在钻杆的旋转作用下，扩孔刀片切入地层进行扩孔作业。该扩孔装置使用简单，可靠，定位准确，扩孔长度不受限制，所以，将为岩心钻探复杂地层治理提供一种新的思路和方法。本实用新型的有益效果有:本实用新型的结构简单、使用可靠、钻孔时定位准确且扩孔长度不受限制；此外，本实用新型所提供的地质岩心钻具可回收重复使用，节约钻进成本。
下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的描述。图1为本实用新型的结构示意图，图2为本实用新型的工作状态图。
具体实施方式参见图1，地质岩心钻探用液压报警串联式钻孔扩孔器，包括导向钻头10和柱塞套1，导向钻头10至柱塞套I之间设有多个串联为一体的扩孔单元，每个扩孔单元包括上接头7、下接头9和刀片座，上下扩孔单元之间通过上、下接头相互联接固定；刀片座中装有多片沿钻杆轴线对称分布的扩孔刀片8 ;每片扩孔刀片8安装在刀片座中的刀片滑道中，可沿该刀片滑道自由滑动；当扩孔刀片8全部收纳于刀片滑道中时，扩孔刀片8的尾部相互靠拢形成窄腔，该窄腔中设有一根中间带有圆锥面的异径推杆11，当异径推杆11向下运动时，圆锥面推动扩孔刀片8沿刀片滑道向外运动，直至扩孔刀片8的刀头部分完全伸出刀片座；异径推杆11上端面与柱塞4的推杆下端联接固定，柱塞4与柱塞套I紧密配合，柱塞套I空腔下部装有挡圈2，用于限制柱塞4的行程。柱塞套I的空腔与柱塞4构成液压动力单元，使柱塞4在液力作用下在柱塞套I中上下滑动；柱塞套I上端联接钻杆，柱塞4的推杆外部套有复位用的压簧5。压簧5的上端与柱塞4底面相抵，压簧5的下端与刀片座的上端面相抵。柱塞4的外圆面设有密封沟槽，密封沟槽中装有O型密封圈3，本实用新型的工作原理为:在直径为d的钻孔的预定位置，下入该机构后，通过钻杆向该机构输送(高压)冲洗液，在它的作用下，活塞4推动异径推杆11，使扩孔刀片8顺利张开，开始进行扩孔作业，直至该处的钻孔直径为D时，完成扩孔作业(即D > d)。当停止输送(高压)冲洗液时，活塞4及异径推杆11则在弹簧5的作用下回复到活塞套I的顶部位置。向上提出该机构，扩孔刀片8在孔壁的作用下被挤压入到刀片座内。从而可以顺利的提出直径为d钻孔。本装置实际使用方法如下:1、用钻杆将扩孔钻具从钻孔中下放到需要扩孔的预定位置；2、使钻机的主动钻杆对接孔内钻杆，开动设置在地面的水泵，通过钻杆向孔内送水；3、开动钻机，使钻杆开始旋转；4、观察水泵压力表:因扩孔钻具内的柱塞4处于上限位置，水道不通，水泵压力表的示数将迅速上升到5Mpa左右 (随设计的压簧5的弹力确定)。这时扩孔钻具的活塞4下行到活塞的上端面低于卸压槽顶部时，地面压力表的示数将降到4Mpa左右位置，此状态说明:活塞4的下行，异径推杆11已推出扩孔刀片8，水流方向见图示。5、当扩孔作业完成后，关闭水泵，活塞4及异径推杆11在压簧5的作用下，向上回复到初始状态；6、向上提出钻杆，扩孔刀片8则在孔壁的作用下回收到刀片座内，使整个扩孔钻具适应原口径并方便地提出钻孔。以上过程说明:通过水泵压力表的显示数据去判断扩孔刀片8是否张开即报信是切实可行、可靠的，水泵压力表即是报警机构，压力的传递见水流方向图示。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
权利要求1.地质岩心钻探用液压报警串联式钻孔扩孔器，包括导向钻头和柱塞套，其特征在于:所述导向钻头至柱塞套之间设有至少两个串联为一体的扩孔单元，每个所述扩孔单元包括上、下接头和刀片座，上下所述扩孔单元之间通过上、下接头相互联接固定； 所述刀片座中装有多片沿所述钻杆轴线对称分布的扩孔刀片；每片所述扩孔刀片安装在所述刀片座中的刀片滑道中，可沿该刀片滑道自由滑动；当所述扩孔刀片全部收纳于所述刀片滑道中时，所述扩孔刀片的尾部相互靠拢形成窄腔，该窄腔中设有一根中间带有圆锥面的异径推杆，当该异径推杆向下运动时，所述圆锥面推动所述扩孔刀片沿刀片滑道向外运动，直至所述扩孔刀片的刀头完全伸出所述刀片座； 所述异径推杆上端面与一柱塞的推杆下端联接固定，所述柱塞与柱塞套紧密配合，所述柱塞套空腔与所述柱塞构成液压动力单元，使所述柱塞在液力作用下在所述柱塞套中上下滑动；所述柱塞套上端联接钻杆；所述液压柱塞的推杆外部套有复位用的压簧。
2.根据权利要求1所述地质岩心钻探用液压报警串联式钻孔扩孔器，其特征在于:所述压簧的上端与所述液压柱塞底面相抵，该压簧的下端与所述刀片座的上端面相抵。
3.根据权利要求1所述地质岩心钻探用液压报警串联式钻孔扩孔器，其特征在于:所述柱塞套空腔下部装有挡圈，用于限制所述柱塞的行程。
4.根据权利要求1所述地质岩心钻探用液压报警串联式钻孔扩孔器，其特征在于:所述液压柱塞的外圆面设有密封沟槽，密封沟槽中装有O型密封圈。
专利摘要本实用新型涉及一种地质岩心钻探专用于复杂地层治理的装置，具体的说是一种地质岩心钻探用液压报警串联式钻孔扩孔器，包括导向钻头和柱塞套，其特征在于所述导向钻头至柱塞套之间设有至少两个串联为一体的扩孔单元，每个所述扩孔单元包括上、下接头和刀片座，上下所述扩孔单元之间通过上、下接头相互联接固定；扩孔刀片安装在所述刀片座中的刀片滑道中，在与活塞联接固定的异径推杆推下，可沿该刀片滑道向外扩张切削钻孔。本实用新型的结构简单、使用可靠、钻孔时定位准确且扩孔长度不受限制；此外，本实用新型所提供的地质岩心钻具可回收重复使用，节约钻进成本。
文档编号E21B7/28GK202970476SQ201220754770
公开日2013年6月5日 申请日期2012年11月23日 优先权日2012年11月23日
发明者郝家宏, 倪晋贵, 喻荣华, 吴志刚 申请人:安徽省地质矿产勘查局327地质队