煤层气开采孔底用扩孔掏穴装置的制作方法

本发明涉及一种地质勘探设备，特别是一种煤层气开采孔底用扩孔掏穴装置。

背景技术：
煤层气产业是近20年来在世界上崛起的新兴产业，开发利用煤层气不仅可以从根本上防止煤矿瓦斯事故的发生，改善煤矿安全生产，还可以变害为宝，把煤炭开采过程中的煤层气有效利用，在一定程度上可改善我国的能源结构，增加洁净的气体能源，弥补我国常规天然气在地域分布和供给量上的不足。有资深专家早就提出，21世纪是煤层气发展的时代，煤层气是我国常规天然气最现实、可靠的替代能源。目前，现有应用于煤层气掏穴井施工的多为活动刀翼扩孔钻头，随着在煤层气掏穴井施工中的大量应用，传统的活动刀翼扩孔钻头表现出一些应用上的缺陷，由于没有对准切削齿冲洗的冲洗液通道，所以切削齿在切削作业进行中无法冲洗冷却，无法实现自锐作用；由于结构上的原因，会因为钻井液中岩屑粘卡芯轴，容易造成掏穴后刀翼不能收回，无法起钻的事故；同时，使用传统活动刀翼扩孔钻头，使得扩孔的孔壁不能保证平整光滑，在设备下放过程中刀杆下端容易卡住原孔径内壁，将孔内壁破坏。

技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种结构简单可靠、可控稳定、安全性高，保证扩孔内壁平整光滑的煤层气开采孔底用扩孔掏穴装置。本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的，一种煤层气开采孔底用扩孔掏穴装置，其特点是：包括与钻杆螺纹相接的连接钻杆，在连接钻杆的下端安装有掏穴用的扩孔钻头，所述连接钻杆的内腔设置为与钻杆腔体连通的冲洗液流通孔道，在冲洗液流通孔道内安装有冲洗液背压阀，在冲洗液背压阀的上方冲洗液流通孔道内安装有掏穴油缸，所述掏穴油缸包括缸体和在缸体内上下移动的活塞，在掏穴油缸的无杆腔内活塞与缸体之间安装有油缸弹簧，在掏穴油缸的有杆腔缸体外壁上开有与冲洗液流通孔道连通的冲洗液进入口，在掏穴油缸靠近冲洗液背压阀的缸体处设有打开冲洗液背压阀的冲洗液出口；所述扩孔钻头包括切削头和与连接钻杆固定相接的导向套，在导向套内安装有上下移动的导向杆，导向杆的下端与切削头固定相接，导向杆的上端与活塞固定相接，在导向杆外的导向套与切削头之间周向均匀分布有若干扩孔作业的切削翼，切削翼包括与导向套铰接的后切削翼以及与切削头背部铰接的前切削翼，前切削翼的后端与后切削翼的前端铰接；在导向杆的内部设有与冲洗液出口相通的冲洗液流通通道，在导向杆上开有与冲洗液流通通道相通对前、后切削翼工作面冲洗冷却的若干喷口I，在切削头上开有与冲洗液流通通道相通对切削头工作面冲洗冷却的喷口II。本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，所述冲洗液背压阀包括安装在连接钻杆内的阀座和与阀座配合的背压阀芯，在背压阀芯的下方设有与阀座固定相接的背压弹簧安装座，在背压弹簧安装座与背压阀芯之间安装有背压弹簧。本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在连接钻杆上设有安装拆卸用的安装槽。本发明要解决的技术问题还可以通过以下技术方案来进一步实现，在导向杆的外壁上设有一圈与导向套配合控制导向杆向上移动的限位凸台。与现有技术相比，本发明利用设置在导向套与切削头之间周向均匀分的若干切削翼，控制切削翼的张开和缩回状态，进行正扩和反扩，大大减少了因钻井液中岩屑粘卡造成的切屑翼无法正常张开和缩回的事故；利用设置在冲洗液背压阀上方的掏穴油缸，可控制切削翼的张开和缩回，同时，利用冲洗液背压阀可打通冲洗液流通孔道与冲洗液流通通道，对切削翼和切削头进行冲洗冷却自锐，扩孔效率高，孔内事故率低；本发明结构简单可靠、稳定性好、安全性好，完全适合煤层气掏穴井的施工要求，具有很好的市场前景。附图说明图1为本发明的结构示意图；图2为图1中K-K向结构示意图；图3为图2中A-A向结构示意图。具体实施方式一种煤层气开采孔底用扩孔掏穴装置，包括与钻杆螺纹相接的连接钻杆3，在连接钻杆3的下端安装有掏穴用的扩孔钻头，所述连接钻杆的内腔设置为与钻杆腔体连通的冲洗液流通孔道4，在冲洗液流通孔道4内安装有冲洗液背压阀，在冲洗液背压阀的上方冲洗液流通孔道内安装有掏穴油缸，所述掏穴油缸包括缸体6和在缸体内上下移动的活塞7，在掏穴油缸的无杆腔内活塞与缸体之间安装有油缸弹簧5，在掏穴油缸的有杆腔缸体外壁上开有与冲洗液流通孔道连通的冲洗液进入口，在掏穴油缸靠近冲洗液背压阀的缸体处设有打开冲洗液背压阀的冲洗液出口；所述扩孔钻头包括切削头15和与连接钻杆固定相接的导向套2，在导向套2内安装有上下移动的导向杆18，导向杆18的下端与切削头15固定相接，导向杆18的上端与活塞7固定相接，在导向杆18外的导向套与切削头之间周向均匀分布有若干扩孔作业的切削翼1，切削翼1包括与导向套铰接的后切削翼17以及与切削头背部铰接的前切削翼16，前切削翼16的后端与后切削翼17的前端铰接；在导向杆的内部设有与冲洗液出口相通的冲洗液流通通道，在导向杆上开有与冲洗液流通通道相通对前、后切削翼工作面冲洗冷却的若干喷口I13，在切削头上开有与冲洗液流通通道相通对切削头工作面冲洗冷却的喷口II14。所述掏穴油缸活塞上端设有用于定位油缸弹簧的内止口、一段与缸体内孔产生滑动配合的外圆滑道、以及两处用于安装密封圈的槽口，下端设有与导向杆产生相互配合连接的外止口。所述冲洗液背压阀包括安装在连接钻杆内的阀座10和与阀座10配合的背压阀芯8，在背压阀芯8的下方设有与阀座10固定相接的背压弹簧安装座11，在背压弹簧安装座11与背压阀芯之间安装有背压弹簧9。冲洗液背压阀可以控制背压阀芯打开与否的临界冲洗液压力，背压阀芯外圆设有能使冲洗液左右互通的流道槽和背压弹簧的外止口；背压弹簧安装座上设有定位背压弹簧的内止口。在阀座与导向套之间设有定位阀座用的定位套。在连接钻杆上设有安装拆卸用的安装槽12，所述连接钻杆上端设有一段长度的内锥螺纹可与配套钻杆相接，下端内孔设有与掏穴油缸缸体、冲洗液背压阀和定位套产生间隙定位配合的两段长度的内止口，下端外设有与导向套连接的外螺纹和定位外止口在导向杆的外壁上设有一圈与导向套配合控制导向杆向上移动的限位凸台。所述导向杆上端设有与活塞下端相连接定位用的内止口和内螺纹。在连接钻杆的外壁上开有与掏穴油缸无杆腔相通的冲洗液排出口19，在掏穴油缸无杆腔的缸体外壁上设有连通掏穴油缸无杆腔与冲洗液排出口的过渡通道，这样可将油缸弹簧腔内的多余冲洗液直接排出至连接接头外。本发明工作过程：将该装置下放到需要扩孔的指定位置处；开动钻机只旋转不钻进并打开水泵，对井底进行冲洗，后切削翼和前切削翼在冲洗液的作用下向外张开，后切削翼对井壁产生向上和向外切削的作用力进行反扩作业；当后切削翼和前切削翼完全张开后，地表钻机对井底钻杆施加向下的钻压力，前切削翼在钻压力的作用下始终保持张开状态并向下进行正扩作业；当正扩钻进到指定位置后，地表钻机停止旋转并将井底钻杆向上提升一段距离同时关闭水泵停止对井底冲洗，后切削翼和前切削翼在该装置自重和油缸弹簧的弹力下回复到缩回状态；将该装置提离孔底，完成孔底局部扩孔作业。