遥控扩孔钻具系统的制作方法

本实用新型涉及工程钻探技术领域，尤其涉及一种遥控扩孔钻具系统。

背景技术：

在复杂地层工程钻探中，由于地层松散、强度低下、结构复杂或裂隙发育，起下钻或因钻具高速回转导致已成孔段，孔壁失去稳定，造成孔壁坍塌、掉块、漏失严重，为防止钻进下部过程中，采用下入套管隔离保护孔壁。

套管护壁是处理复杂地层中孔壁垮塌的最有效的手段，其优点是比水泥封孔、泥浆护壁更为可靠；其缺点是套管一旦下入后，只能保持上一段孔壁的稳定，而下一段钻孔出现了新的孔壁需要套管护壁时只能下小一级的套管，因此，一级套管护壁的长度十分有限。

套管护壁目前的方法有下管、锤击跟管、爆破跟管、扩孔跟管四种方式。

下管护壁的前提是钻孔形成后在一定时间内，孔壁需要保持相对稳定，为套管的下入保持必须的空间，否则无法下套管。

在下管护壁效果差或根本无效的情况下，“先采用锤击跟管，再钻具取芯钻进”或者“小一级钻具超前取芯、锤击跟管护壁”的“锤击跟管”实现护壁。“锤击跟管”在淤泥层、砾石层、砂层等松散覆盖层中应用效果良好。“锤击跟管”的下行力取决于：套管底部阻力、套管的重力、锤击的冲击力、套管与孔壁之间的摩擦阻力的综合作用，同时，跟管时锤击力的传递受到套管强度、套管长度等的限制，因此，单级套管跟入深度有限，一般不超过10m，一般只能用于深度不宜超过40m浅部松散地层中。

在含有大量的漂石、孤石，锤击跟管时遇孤石、漂石横亘在套管底部，套管底部阻力增大，导致锤击无法跟管，运用爆破工程技术到钻孔中炸开孤(漂)石，孔内爆破减小孤(漂)石直径，降低套管底部阻力，再采用“锤击跟管”，实现“爆破跟管”护壁。该技术于上世纪六十至七十年代创立，在西南地区大江大河水电钻探中广泛应用，近年其他区域钻探亦广泛采用，在水文地质勘察及路桥勘察中也使用。但“爆破跟管”对作业的各个环节技术要求精细，操作稍有不当，容易造成孔内事故或伤及操作者，影响效率；此外，该技术需要民爆物品，相关人员取得专业的执业资格证、持证上岗、获取民爆物品使用许可证等繁琐的手续，对于零散的小批量的勘探工作，很难采购到相应民爆物品材料，其应用范围日益受到限制。

近年来有的单位研发出的伸缩式扩孔器，采用机械原理，实现了切削具的伸张和收回，在不同口径套管底部伸出切削具，在再回转和压力作用下克取套管脚下的地层，实现同步扩孔跟管，实现套管护壁。但是存在的缺点是：1)切削具承受的轴向压力较小，因而扩孔速度较低，一些资料反应一般在0.4m/hour；2)受加工工艺限制，切削具的胎体厚度有限，因此切削具的寿命较短。3)实现伸张与收回状态是在孔底，难于检测，有时难以达到理想的伸缩效果，进而影响切削效果。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题是提供一种切削具的承载能力更好、更便于控制的遥控扩孔钻具系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：遥控扩孔钻具系统，包括遥控信号发生器和钻具本体，所述钻具本体包括上密封盖、上外管、中接头、下外管、信号接收转换器、输导线路、电源、中心轴、电机、穿销、切削具和锥形台体；所述中接头设置于上外管和下外管之间用以连接上外管和下外管，所述信号接收转换器安装于上外管内并能够与遥控信号发生器信号相连，所述电机安装于上外管内并通过输导线路与信号接收转换器相连，所述电源安装于上外管内并分别与信号接收转换器和与电机相连以进行供电，所述上密封盖安装于上外管的外端部上，所述中心轴的一端与电机传动连接并能够通过电机驱动中心轴进行轴向伸缩移动，中心轴的另一端穿过中接头后伸入至下外管内与设置于下外管内的切削具相连，锥形台体设置于下外管内的端部位置处，并且锥形台体具有朝向切削具一端的锥台结构，所述切削具的一端通过穿销与中心轴的端部铰接连接，切削具的另一端与锥形台体上的锥台结构的外沿导向配合，并且在切削具所对应的下外管上设置有允许切削具伸缩的伸缩孔。

进一步的是：还包括下密封盖，所述下密封盖设置于中接头位置处，并且中心轴为密封地穿过下密封盖。

进一步的是：所述切削具包括至少两个呈对称设置的切削刀体，每个切削刀体的一端与中心轴通过穿销可转动连接，切削刀体的另一端与在下外管上对应设置的伸缩孔对应。

进一步的是：所述切削刀体包括本体和切削刃，所述本体由合金材料制成，所述切削刃由金刚石材料制成。

进一步的是：在遥控信号发生器上至少设置有电机正转开、电机正转关、电机反转开和电机反转关四个控制按钮。

本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型可以利用遥控信号发生器发送相应的无线信号，通过钻具本体内部的信号接收转换器接收并实现孔内钻具状态的控制；同时通过控制电机并利用电机转动实现带动中心轴做伸缩运动以实现对切削具的张开、收回动作，使得切削具的动作更可靠、可控；而且操作方便。

2)本实用新型采用的削刀体的本体由合金材料制成，切削刃由金刚石材料制成；并且本体部分可进一步采用低温高压压制成型，有利于提高切削具的寿命。

本实用新型有益于切削具张开、收回控制的可靠性，有益于提高钻具的使用寿命以及有益于确保复杂地层扩孔的效果、提高钻进效率。

附图说明

图1为本实用新型所述的遥控扩孔钻具系统的示意图，且切削具处于收回状态；

图2为图1中切削具处于张开状态时的示意图；

图中标记为：遥控信号发生器1、上密封盖2、上外管3、中接头4、下外管5、信号接收转换器6、输导线路7、电源8、中心轴9、电机10、穿销11、锥形台体12、伸缩孔13、下密封盖14、切削刀体15、电机正转开16、电机正转关17、电机反转开18、电机反转关19。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1和图2中所示，本实用新型所述的遥控扩孔钻具系统，包括遥控信号发生器1和钻具本体，所述钻具本体包括上密封盖2、上外管3、中接头4、下外管5、信号接收转换器6、输导线路7、电源8、中心轴9、电机10、穿销11、切削具和锥形台体12；所述中接头4设置于上外管3和下外管5之间用以连接上外管3和下外管5，所述信号接收转换器6安装于上外管3内并能够与遥控信号发生器1信号相连，所述电机10安装于上外管3内并通过输导线路7与信号接收转换器6相连，所述电源安装于上外管3内并分别与信号接收转换器6和与电机10相连以进行供电，所述上密封盖2安装于上外管3的外端部上，所述中心轴9的一端与电机10传动连接并能够通过电机10驱动中心轴9进行轴向伸缩移动，中心轴9的另一端穿过中接头4后伸入至下外管5内与设置于下外管5内的切削具相连，锥形台体12设置于下外管5内的端部位置处，并且锥形台体12具有朝向切削具一端的锥台结构，所述切削具的一端通过穿销11与中心轴9的端部铰接连接，切削具的另一端与锥形台体12上的锥台结构的外沿导向配合，并且在切削具所对应的下外管5上设置有允许切削具伸缩的伸缩孔13。

其中，遥控信号发生器1为能够发生相应的无线控制信号，当控制信号被信号接收转换器6接受后以实现对钻具本体的控制，具体则是通过控制电机10的工装状态，以带动中心轴9在钻具本体1内伸缩运动，以最终实现驱动切削具的张开、收回操作。具体的，电机10可固定安装在中接头4上，相应的信号接收转换器6和电源8等均可固定安装在中接头4上，当然中接头4、信号接收转换器6和电源8等也可固定安装在上外管2的内壁上。

本实用新型中的电机10可以与中心轴9为齿轮传动等形式进行传动配合，其目的是通过电机10驱动中心轴9做轴向的伸移动。具体的，电机10可采用中空式的产品，中心轴9直接与穿过电机10的中心安装孔，中心安装孔由电机转子及其所配套的母螺纹构成，母螺纹孔中心轴9采用螺纹连接。

由于本实用新型中采用了遥控控制，因此控制过程非常方便，同时对于传统采用机械驱动切削具动作的方式而言，其控制更简单，也更加可靠，能够确保对切削具的伸缩控制的准确性，进而保障切削效果；而且，通过中心轴9的控制，确保了切削具在伸出后所能够承载的轴向压力较小更大，可提高切削具的承载能力。

更具体的，可在遥控信号发生器1上至少设置有电机正转开16、电机正转关17、电机反转开18和电机反转关19四个控制按钮；使用时通过相应的控制按钮即可实现对电机10的相应转向控制，进而控制切削具的张开和收回动作。例如，当按下电机正转开16按钮时，电机10正转带动中心轴9向下外管5一端移动，进而推动切削具从相应的伸缩孔13内伸出以实现张开的目的；通过地面调试，控制电机正反转运行时间长短，限制中心轴左右行程；或采用正反转定时延时的方式，确定切削具张开到所需位置时，按下电机正转关17按钮停止；此后切削具张开即可进行后续的扩孔施工。

另外，上密封盖2安装于上外管3的外端部上，其作为用起到密封作用，避免钻具本体在使用过程中有水或者泥浆等进入到上外管3内部而以导致内部电路故障等问题。不失一般性，本实用新型中的中心轴9在活动地穿过中接头4处也应当有密封作用，具体可通过将中接头4上的穿孔与中心轴9密封配合设置，或者也可进一步设置有下密封盖14，所述下密封盖14设置于中接头4位置处并且中心轴9为密封地穿过下密封盖14，如附图中所示。具体的，可在下密封盖14上位于中心轴19穿过的部位设置有橡胶密封环等进行密封处理。

另外，本实用新型中的切削具具体可包括至少两个呈对称设置的切削刀体15，每个切削刀体15的一端与中心轴9通过穿销11可转动连接，切削刀体15的另一端与在下外管5上对应设置的伸缩孔13对应；不失一般性，每个切削刀体15对应的应该在下外管5上设置有对应的伸缩孔13。当中心轴9伸缩移动时，切削刀体15沿着锥形台体12上的锥台结构的外沿导向，以实现从伸缩孔13处伸出或者收回，以此实现切削具的张开和收回。

更具体的，为了提高切削刀体15的强度和使用寿命等，本实用新型中进一步设置切削刀体15包括本体和切削刃，所述本体由合金材料制成，所述切削刃由金刚石材料制成。并且，本体部分可通过采用低温高压压制成型，以进一步提高其结构强度。