专利名称：一种用于小孔径扩孔器的双向水力结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及岩石钻探工具技术领域，尤其是涉及一种用于小孔径扩孔器的双 向水力结构。
背景技术：
随着流体介质管道输送事业的发展，穿越河流、湖泊、公路、铁路甚至山脉的输送 管道孔的钻进和扩钻作业在逐步增多，穿越扩孔器的使用越发频繁。目前所使用扩孔器的 水力结构较为简单，在某种地层穿越钻进中，不能满足对岩屑清理的需要。穿越钻进基本是 水平方向的，其岩屑的一部分总是留在孔道的下部，如在作业中不能及时吹散，对作为钻进 工具的扩孔器本身冲刷和磨损非常严重，在扩孔器牙轮的前部设置径向水眼，可有效的吹 散牙轮工作部位的岩屑，对牙轮的清洗亦起到很好的作用。但对于较软地层来说，孔壁冲蚀 严重，不仅孔径不规则，有时可能造成事故。因此，目前在较软地层的穿越钻井中，使用倾斜 水孔的水力系统。虽然减轻了对孔壁的冲蚀，但对钻进中的牙轮部位孔径下部沉积的岩屑 不能有效的吹散，造成对钻具本身的严重研磨而损坏。本实用新型涉及的穿越扩孔器的双 向水力结构，有效地解决和弥补了上述存在的不足。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种用于小孔径扩孔器的双向水力结构， 改善钻进效果，提高钻进效率，延长扩孔器使用寿命。为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案本实用新型在扩孔器主体内设 置与扩孔器主体中心水孔连通的分水孔；扩孔器主体侧壁内设置若干径向水孔和倾斜水 孔，径向水孔和倾斜水孔分别与所述的分水孔连通；在扩孔器相邻的两个牙轮组合单元之 间设置一组径向水孔和倾斜水孔；径向水孔和倾斜水孔内可装设水眼或者水堵。进一步，所述水眼和水堵均为柱体，其中水眼为设置有通孔的柱体；所述水眼和水 堵通过挡圈固定于径向水孔或倾斜水孔内，水眼和水堵的侧面通过密封圈与径向水孔或倾 斜水孔的内壁密封。进一步，在所述的倾斜水孔一侧还设置有第二径向水孔，该第二径向水孔与倾斜 水孔连通，连通的位置设置于靠近中心水孔的一侧。本实用新型的有益效果是本实用新型提供的用于小孔径穿越扩孔器的双向水力 结构在扩孔器主体侧壁内设置于扩孔器主体中心水孔相连的径向水孔、倾斜水孔，径向水 孔、倾斜水孔可设置水眼或水堵。主体中心水孔的泥浆，通过本实用新型的径向水孔、倾斜 水孔向外喷射，对扩孔器的牙轮进行清洗和冷却。根据穿越扩孔作业的需要，可在径向水孔 或倾斜水孔中安装水眼或部分水堵，更好的利用泥浆的水力作用，对作业孔的不同方位清 洗，避免岩屑的沉积对牙轮和本体的冲刷和研磨。在较软地层的穿越钻进中，为了避免对孔 壁的冲蚀，在倾斜水孔中安装水眼，而在径向水孔中则安装水堵。有时为了改善水力效果， 在一到二个径向水孔中安装通孔直径较小的水眼，实现复合水力系统。同样，在较硬底层的
3穿越钻井中，为了避免在牙轮部位岩屑的沉积，在径向水孔中安装水眼，而在倾斜水孔中安 装水堵。有时为了改善水力效果，在一到二个倾斜水孔中安装较小直径的水眼，实现复合水 力系统。复合水力系统无论对于软地层或硬地层，都能改善水力效果，提升钻进效率，延长 扩孔器使用寿命，降低穿越钻进成本，提高经济效益。本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐 述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或 者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说 明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
图1为本实用新型用于小孔径扩孔器的结构示意图。图2是图1的剖面图。图3 是镶装水眼的剖面图。图4是镶装水堵的剖面图。图5是水眼在扩孔器牙轮组合单元间的 位置图。图6是牙轮组合单元的周向分布图。图中，2是第二径向水孔，3是后导向块，4是扩孔器牙轮组件，5是扩孔器本体，50 是主体中心水孔，51是径向水管分水孔，52是倾斜水管分水孔，53是径向水孔，54是倾斜水 孔，60是水眼，61是水堵，62是密封圈，63是挡圈，7是牙轮座，71是牙轮座螺纹副，8是防掉 螺栓，81是防掉螺栓螺纹副。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。图1给出本实用新型用于小孔径扩孔器的结构示意图，图2是图1的剖面图。采 用本实用新型结构的小孔径穿越扩孔器的基本构造是在扩孔器的主体5上加工出牙轮座 7，一般为三个，互成120°，牙轮组件4通过螺纹副71连接在牙轮座7上，防掉螺栓8的螺 纹副81与螺纹副71的螺旋方向相反，起到防掉作用。牙轮座7、牙轮组件4、防掉螺栓8构 成扩孔器的牙轮组合单元，它的数量是与牙轮座7对应的。扩孔器主体5内壁还设置与所 述的主体中心水孔50连通的分水孔，本实施例中分水孔包括径向水管分水孔51、倾斜水管 分水孔52 ；扩孔器主体5的侧壁内设置若干径向水孔53和倾斜水孔54，径向水孔53和倾 斜水孔54分别与所述的径向水管分水孔51、倾斜水管分水孔52连通，水力系统的泥浆通过 主体5的中心孔50分流至径向水孔53、倾斜水孔54。倾斜水孔54 —侧设置有第二径向水 孔2，该第二径向水孔2与倾斜水孔54连通，连通的位置设置于靠近中心水孔50的一侧，即 在倾斜水孔54可安装水眼或水堵位置的内侧。使用时，径向水管分水孔51、倾斜水管分水 孔52可直接用于水力喷射，径向水孔53和倾斜水孔54亦可直接用于水力喷射，亦可在其 中镶装水眼60或水堵61。当穿越钻进的地层较硬时，可在径向水孔53内镶装水眼60，而 在倾斜水孔54内镶装水堵61，此时，在所述的倾斜水孔54被水堵61堵上，水流可以沿倾斜 水孔54 —侧设置有第二径向水孔2进行径向喷射，可有效的吹散牙轮工作部位的岩屑，对 牙轮亦起到很好的清洗作用。当穿越钻进的地层较软时，可在径向水孔53内镶装水堵61， 而在倾斜水孔54内镶装水眼60，使水力倾斜喷射，避免了对孔壁的冲蚀。倘若孔壁冲蚀严 重，不仅孔径不规则，有时可能造成事故。结合图4和图5所示，上述的径向水孔53、倾斜水孔54、第二径向水孔2各一件，组合成一组水孔。水孔在扩孔器中的组数是与前文所述的牙轮组合单元数量相对应的，并 设置在扩孔器周向位置的两个牙轮组合单元之间。应该说明的是，若在径向水孔53中镶装水眼，可在一个倾斜水孔54中同样镶装水 眼，其余镶装水堵；相反，若在倾斜水孔54中镶装水眼，可在一个径向水孔53中同样镶装水 眼，其余镶装水堵，这样能更有效的调节水力系统。事实上，本实用新型在使用时，可以根据 穿越钻进的实际需要灵活安排安装水眼60和水堵61，可以在所有径向水孔和倾斜水孔内 装置水眼8，或按不同的比例装置水眼60和水堵61。结合图3和图4所示，密封圈62装在径向水孔和倾斜水孔内预设的环形槽内，它 在水孔内壁与水眼或水堵外缘形成静密封，防止泥浆在其间泄漏。挡圈63装在水孔壁顶部 的挡圈槽内，用于固定水眼60或水堵61。最后说明的是，径向水孔53和倾斜水孔54的内孔的截面形状可为任意几何形状， 水堵61和水眼60可以根据径向水孔53和倾斜水孔54的内孔形状制作装配，本实施例中， 水眼60和水堵61均为柱体，其中水眼60为设置有通孔的柱体，很明显也可以设置其他形 状以方便安装到各水管上控制水管的出水状况；倾斜水孔54既不平行于扩孔器主体5的轴 线，亦不垂直其轴线。
权利要求一种用于小孔径扩孔器的双向水力结构，其特征在于在扩孔器主体内设置与扩孔器主体中心水孔连通的分水孔；扩孔器主体侧壁内设置若干径向水孔和倾斜水孔，径向水孔和倾斜水孔分别与所述的分水孔连通；在扩孔器相邻的两个牙轮组合单元之间设置一组径向水孔和倾斜水孔；径向水孔和倾斜水孔内可选择安装水眼或者水堵。
2.根据权利要求1所述的一种用于小孔径扩孔器的双向水力结构，其特征在于所述 水眼和水堵均为柱体，其中水眼为设置有通孔的柱体；所述水眼和水堵通过挡圈固定于径 向水孔或倾斜水孔内，水眼和水堵的侧面通过密封圈与径向水孔或倾斜水孔的内壁密封。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于小孔径扩孔器的双向水力结构，其特征在于 在所述的倾斜水孔一侧还设置有第二径向水孔，该第二径向水孔与倾斜水孔连通，连通的 位置设置于靠近中心水孔的一侧。
专利摘要本实用新型公开了一种用于小孔径扩孔器的双向水力结构，本实用新型在扩孔器主体内设置与扩孔器主体中心水孔连通的分水孔；扩孔器主体侧壁内设置若干径向水孔和倾斜水孔，径向水孔和倾斜水孔分别与所述的分水孔连通；在扩孔器相邻的两个牙轮组合单元之间设置一组径向水孔和倾斜水孔；径向水孔和倾斜水孔内可装设水眼或者水堵；本实用新型改善钻进效果，提高钻进效率，延长扩孔器使用寿命。
文档编号E21B10/26GK201747277SQ20102025260
公开日2011年2月16日 申请日期2010年7月8日 优先权日2010年7月8日
发明者刘子洲 申请人:天津立林钻头有限公司