专利名称：掏穴钻头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及煤矿开采技术，尤其涉及一种掏穴钻头。
背景技术：
为了确保煤矿开采过程的安全性，在采煤前要先建立煤层气(瓦斯)开发井，以抽取和收集煤层气。在煤层气开发井钻孔过程中，是先经过岩石层再经过煤层，从而形成位于岩石层的岩石井钻孔段和位于煤层的煤层井钻孔段；并且，煤层井钻孔段需要扩孔掏穴，以增加煤层暴露面和钻孔卸压范围，有效增加煤层气抽采半径。图I是现有技术中的扩孔掏穴过程采用的一种掏穴钻头结构图，如图I所示，该掏穴钻头包括连接体12和一端设置有切削齿的掏穴刀体11，掏穴刀体11的另一端通过空心 销轴13铰接在连接体12的一端处，且空心销轴13固定设置在连接体12上，以使掏穴刀体
11可以绕空心销轴13转动；连接体12和掏穴刀体上均开设有导流通道14，且分别于空心销轴13内部的空腔15相连通。这种掏穴钻头在使用时，可将连接体12另一端的连接部16与钻具的钻杆连接，启动钻具后，钻具内的流体(气体、液体或气体和液体混合体)由钻杆流入连接体12的导流通道14，然后流入空心销轴13内的空腔15，再经由掏穴刀体11内的导流通道14后，最后从掏穴导体11的端部喷出而产生推力，使掏穴刀体11沿空心销轴13转动(即掏穴刀体由连接体轴线张开)，从而使掏穴刀体11连同连接体12旋转过程中，其设置有切削齿的一端端部所形成圆形轨迹的半径变大，达到了扩孔的目的。由于现有技术中的掏穴钻头只有掏穴导体起到刮削扩孔的作用，只能用于煤层井钻孔段的扩孔掏穴，并不能直接钻孔，因此，在现有技术中必须利用普通钻头先钻出小直径的、贯穿岩石层和煤层的孔后，再换为上述掏穴钻头在位于煤层的孔段进行扩孔以形成煤层井钻孔段。因此，每个煤层气开发井钻孔的施工都需要更换钻头及起送钻杆，操作起来费时费力，严重影响施工进度，同时还增加了安全隐患。
实用新型内容针对现有技术中的上述缺陷，本实用新型提供一种掏穴钻头，以实现一次完成煤层气开发井钻孔的岩石井钻孔段和煤层井钻孔段的施工，提高施工效率。本实用新型提供一种掏穴钻头，包括一柱状的连接体，所述连接体的一端设置有至少一个第一喷口和用于轴向钻进的、至少两个第一切削齿，所述连接体的另一端为用于与钻具的钻杆连接的连接部；所述连接体上开设有容置通孔，所述容置通孔内设置有至少一个侧翼体，所述侧翼体的一端设置有至少一个第二喷口和用于扩孔的第二切削齿，所述侧翼体的另一端通过空心销轴与所述连接体铰接，且所述侧翼体能绕所述空心销轴转动至所述连接体的外侧；所述连接体内设置有用于连通所述钻杆内的空腔与所述第一喷口的第一导流通道，所述侧翼体内设置有用于连通所述第二喷口与所述空心销轴内部的空腔的第二导流通道，且所述空心销轴内部的空腔还与所述第一导流通道相连通。如上所述的掏穴钻头，优选地，所述容置通孔沿垂直于轴向的方向贯穿所述连接体。如上所述的掏穴钻头，优选地，所述侧翼体为一个，通过固定设置在所述连接体内的所述空心销轴与所述连接体铰接，且所述空心销轴的轴心线垂直于所述容置通孔的延伸方向。如上所述的掏穴钻头，优选地，所述连接体为圆柱体，所述第一切削齿为三个，三个所述第一切削齿固定分布在所述连接体的顶面圆周上。如上所述的掏穴钻头，优选地，所述第一切削齿为金刚石复合片切削齿。如上所述的掏穴钻头，优选地，所述侧翼体呈四棱柱状，且所述侧翼体设置有第二切削齿的一端端面与侧翼体朝向钻进方向的一个侧面之间设置有过渡圆弧面。如上所述的掏穴钻头，优选地，所述第二切削齿为金刚石复合片切削齿。如上所述的掏穴钻头，优选地，所述连接部为与所述钻具的钻杆相配合的螺纹管。·本实用新型提供的掏穴钻头，通过设置在连接体上的用于轴向钻进的第一切削齿和用于扩孔的第二切削齿，可以在轴向钻进的同时进行扩孔掏穴，避免了现有技术中，更换钻头以进行扩孔的繁琐操作，实现了一次性完成煤层气开发井钻孔的岩石井钻孔段和煤层井钻孔段的施工，提高了施工效率，也消除了过多井下操作可能带来的安全隐患。
图I是现有技术中的扩孔掏穴过程采用的一种掏穴钻头结构图；图2是本实用新型掏穴钻头实施例的主视图；图3是图2的掏穴钻头的侧翼体张开后的侧视图；图4是图2的剖视图。
具体实施方式
本实用新型中所述的“轴向”是指，柱状的连接体的中心轴的延伸方向；“钻进方向”则是指，掏穴钻头在钻孔过程中，掏穴钻头的移动方向，就掏穴钻头来讲，就是连接部指向第一切削齿的方向。图2是本实用新型掏穴钻头实施例的主视图；图3是图2的掏穴钻头的侧翼体张开后的侧视图；图4是图2的剖视图。请参照图2-4，本实施例提供一种掏穴钻头，包括一柱状的连接体12，连接体12的一端设置有至少一个第一喷口 21和用于轴向钻进的、至少两个第一切削齿41，连接体12的另一端为用于与钻具的钻杆连接的连接部121 ;连接体12上开设有容置通孔3，容置通孔3内设置有至少一个侧翼体4，侧翼体24的一端设置有至少一个第二喷口 22和用于扩孔的第二切削齿42，侧翼体4的另一端通过空心销轴13与连接体12铰接，且侧翼体4能绕空心销轴13转动至连接体12的外侧；连接体12内设置有用于连通钻杆内的空腔与第一喷口 21的第一导流通道141，侧翼体4内设置有用于连通第二喷口22与空心销轴13内部的空腔的第二导流通道142，且空心销轴13内部的空腔还与第一导流通道141相连通。具体地，连接体12可以呈圆柱状或棱柱状；在连接体12的一端端面上可以设置两个或多个第一切削齿41，当连接体12随钻杆旋转时，旋转的第一切削齿41可实现轴向钻进。优选地，第一切削齿41可具有一与轴向平行的切削工作面，这些切削工作面直接刮削岩层，在钻进过程中起主要作用，且，还可在切削工作面上固定设置高硬度的凸起片411，以适应在更坚硬的岩层中进行钻进。容置通孔3可以开设在连接体12的侧面，其横截面形状可以为矩形或与侧翼体4相适应的其它形状，其延伸方向可以与轴向呈一角度，也可以垂直与轴向，只要能容置一个或多个侧翼体4，并不会干涉侧翼体4 的转动即可；但优选地，容置通孔3可沿垂直与轴向的方向贯穿连接体12，以进一步节约空间。侧翼体4分别通过空心销轴13与连接体12铰接，例如，当侧翼体4为两个时，用于铰接侧翼体4的两个空心销轴13可以平行设置，以使两个侧翼体4可以分别绕空心销轴13向相反的方向转动。当然，空心销轴13可以与侧翼体4固定，并穿设在连接体12上；或者，空心销轴13固定设置在连接体12上，侧翼体4上开设有供空心销轴13穿过的通孔，又或者，空心销轴13与连接体12和侧翼体4均不固定，仅穿过连接体12和侧翼体4上的通孔。优选地，如图2和图3所示，侧翼体4也可以呈长形结构，例如柱状或长形板状，侧翼体4 一端的第二切削齿可具有一个或两个平行于轴向的切削工作面，当侧翼体4随连接体12旋转时，切削工作面起到刮削煤层侧壁的作用，且上也可固定设置一些高硬度的凸起片 411。在利用本实施例提供的掏穴钻头进行煤层气开发井钻进时，可以通过连接部121与钻具的钻杆连接，然后启动钻具，此时，侧翼体4完全位于容置通孔3内，以保证随着连接体12及其上的第一切削齿41高速旋转顺利实现轴向钻进，同时，可通过钻具经钻杆和第一导流通道141向连接体12输入压力低于最小预设值的流体(可以为气体、液体或气液混合体)，流体由第一喷口 21流出，用于防止过多的岩层碎颗粒附着在第一切削齿41上；当经过岩石层到达煤层时，可通过钻具向连接体4输入压力高于最大预设值的流体，流体一部分经钻杆、第一导流通道141由第一喷口 21喷出，另一部分则经由钻杆、第一导流通道141、空心销轴13内部的空腔及第二导流通道142后由第二喷口 22喷出，同时，流体喷出的反作用力使侧翼体12绕空心销轴13转动至连接体12的外侧，此后的钻进过程中，在第一切削齿41进行轴向钻进的同时，侧翼体12上的第二切削齿42也在刮削煤层，实现了钻孔和扩孔掏穴的同时进行。本实施例提供的掏穴钻头，通过在连接体上同时设置用于轴向钻进的第一切削齿和用于扩孔的第二切削齿，可以在钻孔的同时进行扩孔掏穴，避免了现有技术中必须先用普通钻头钻进，再更换钻头进行扩孔掏穴的繁琐操作，能够实现一次性完成煤层气开发井钻孔的施工，提高了施工效率，也减少了过多井下操作可能带来的安全隐患。在上述实施例中，侧翼体4可以为一个，通过固定设置在连接体12内的空心销轴13与连接体12铰接，且空心销轴13的轴心线垂直于容置通孔3的延伸方向。即，若连接体12垂直设置，空心销轴13则位于水平面内、且垂直于容置通孔3的中心线，以使侧翼体4转动至连接体12外侧后，其上第二切削齿的有效刮削半径更大。优选地，连接体12为圆柱体，第一切削齿41为三个，三个第一切削齿41固定分布在连接体12的顶面圆周上，如此构成三翼钻头结构，可以进一步提高轴向钻进的速度。在上述实施例中，第一切削齿41为金刚石复合片切削齿和第二切削齿42可以分别为金刚石复合片切削齿，以获得良好的硬度和耐磨性，进一步提高钻头的工作效率和使用寿命。[0029]在本发明一实施例中，侧翼体4可以呈四棱柱状，且侧翼体4设置有第二切削齿42的一端端面与侧翼体4朝向钻进方向的一个侧面之间设置有过渡圆弧面421，该过渡圆弧面421的设置可以使第二切削齿42的切削工作面与煤层侧壁之间只是部分接触，避免侧翼体4因受到的阻力太大而损坏，进一步提高了工作可靠性；其中，过渡圆弧面421的具体形状参数可以根据具体工况来确定。进一步地，连接部121为与钻具的钻杆相配合的螺纹管，即连接体12与圆柱形的钻杆之间通过螺纹连接；当钻杆上设置的是外螺纹时，该连接部121的可以为内螺纹管，当钻杆上设置的是内螺纹时，连接部121可以外外螺纹管。通过螺纹连接本掏穴钻头和钻杆，连接可靠、且安装方便省力。最后应说明的是以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部 技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
权利要求1.一种掏穴钻头，其特征在于，包括一柱状的连接体，所述连接体的一端设置有至少一个第一喷口和用于轴向钻进的、至少两个第一切削齿，所述连接体的另一端为用于与钻具的钻杆连接的连接部；所述连接体上开设有容置通孔，所述容置通孔内设置有至少一个侧翼体，所述侧翼体的一端设置有至少一个第二喷口和用于扩孔的第二切削齿，所述侧翼体的另一端通过空心销轴与所述连接体铰接，且所述侧翼体能绕所述空心销轴转动至所述连接体的外侧；所述连接体内设置有用于连通所述钻杆内的空腔与所述第一喷口的第一导流通道，所述侧翼体内设置有用于连通所述第二喷口与所述空心销轴内部的空腔的第二导流通道，且所述空心销轴内部的空腔还与所述第一导流通道相连通。
2.根据权利要求I所述的掏穴钻头，其特征在于，所述容置通孔沿垂直于轴向的方向贯穿所述连接体。
3.根据权利要求2所述的掏穴钻头，其特征在于，所述侧翼体为一个，通过固定设置在所述连接体内的所述空心销轴与所述连接体铰接，且所述空心销轴的轴心线垂直于所述容置通孔的延伸方向。
4.根据权利要求I所述的掏穴钻头，其特征在于，所述连接体为圆柱体，所述第一切削齿为三个，三个所述第一切削齿固定分布在所述连接体的顶面圆周上。
5.根据权利要求I或3所述的掏穴钻头，其特征在于，所述第一切削齿为金刚石复合片切削齿。
6.根据权利要求I所述的掏穴钻头，其特征在于，所述侧翼体呈四棱柱状，且所述侧翼体设置有第二切削齿的一端端面与侧翼体朝向钻进方向的一个侧面之间设置有过渡圆弧面。
7.根据权利要求5所述的掏穴钻头，其特征在于，所述第二切削齿为金刚石复合片切削齿。
8.根据权利要求I或3或6所述的掏穴钻头，其特征在于，所述连接部为与所述钻具的钻杆相配合的螺纹管。
专利摘要本实用新型提供一种掏穴钻头。包括连接体，其一端设置有至少一个第一喷口和用于轴向钻进的第一切削齿，连接体的另一端为连接部；连接体上开设有容置通孔，容置通孔内设置有至少一个侧翼体，侧翼体的一端设置有第二喷口和用于扩孔的第二切削齿，侧翼体的另一端通过空心销轴与连接体铰接，且侧翼体能绕空心销轴转动至连接体的外侧；连接体内设置有第一导流通道，侧翼体内设置有用于连通第二喷口与空心销轴内部的空腔的第二导流通道，且空心销轴内部的空腔还与第一导流通道相连通。本实用新型的掏穴钻头，可以在轴向钻进的同时进行扩孔掏穴，能够实现一次性完成煤层气开发井的施工，提高了施工效率。
文档编号E21B10/32GK202560101SQ20122014299
公开日2012年11月28日 申请日期2012年4月6日 优先权日2012年4月6日
发明者徐守兵, 刘林, 朱学全, 李宝, 李忠虎, 宣加文, 徐伟, 刘士凯 申请人:淮南矿业(集团)有限责任公司