大直径工程井气举反循环扩孔钻头的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于矿山生产或施工技术领域，具体涉及一种大直径工程井气举反循环扩孔钻头。
【背景技术】
[0002]为满足生产和工程需要，提高工作效率和经济效益，大直径工程井气举反循环钻井工艺逐渐在煤矿等领域得到广泛应用。
[0003]随着大直径工程井气举反循环钻井工艺的广泛应用，传统正循环扩孔钻头，由于水眼较小，不利于较大岩块及时进入钻具内通道，极易堵塞钻头水眼。传统正循环扩孔钻头过流面积较小，冲洗介质在钻头处的流动阻力较大，不利于建立气举反循环系统。
[0004]综上所述，传统正循环扩孔钻头不能满足大直径工程井气举反循环钻井工艺的施工技术要求。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种冲洗介质流动阻力小、较大岩块可顺利通过钻头水眼、不易产生堵塞的大直径工程井气举反循环扩孔钻头。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案:大直径工程井气举反循环扩孔钻头，包括中心轴向设有回流通道的钻铤，回流通道上下通透，钻铤外部自上而下依次设有扶正器、组合式牙轮掌结构和导向旋挖结构；钻铤上在组合式牙轮掌结构和导向旋挖结构之间设有与回流通道连通的水眼；
[0007]扶正器包括套在钻铤外并与钻铤同轴向设置的筒体，筒体内壁与钻铤外壁之间通过至少三块均匀设置的连接板固定连接，筒体外壁沿周向均匀设有与至少三条凸棱条，凸棱条外表面设有上耐磨层，每条上耐磨层的长度方向均与筒体中心线平行；
[0008]组合式牙轮掌结构包括同轴向自上而下依次设在钻铤外壁上的第一圆环板、第二圆环板、第三圆环板和第四圆环板，第一圆环板和第二圆环板外径尺寸相同、第三圆环板和第四圆环板的外径尺寸相同，第二圆环板和第四安装板外边缘沿周向分别均匀设有至少三个安装槽孔，第二圆环板上的安装槽孔处设有上牙轮掌，上牙轮掌上端与第一圆环板下表面固定连接，第四圆环板上的安装槽孔处设有下牙轮掌，下牙轮掌上端与第三圆环板下表面固定连接；第一圆环板、第二圆环、第三圆环板和第四圆环板均采用30mm厚钢板加工而成；
[0009]导向旋挖结构包括三块导向旋挖板，三块导向旋挖板沿钻铤周向均匀布置，三块导向旋挖板内端伸入到钻铤内部，三块导向旋挖板内端边沿互相连接，三块导向旋挖板内端边沿的连接线与钻铤中心线重合，三块导向旋挖板外端边缘的回转轨迹的上部和下部分别为圆柱体和上大下小的圆锥体，三块导向旋挖板外端边缘表面设置下耐磨层。
[0010]所述连接板和上耐磨层的数目均为六个，一个上耐磨层均径向对应于一块连接板布置。
[0011]所述上牙轮掌设有九个，下牙轮掌设有六个，上牙轮掌和下牙轮掌均采用Φ215.9mm三牙轮钻头型号的牙轮掌。
[0012]采用上述技术方案，水眼和钻铤底部均可以通过较大岩块，这样就可大大避免了回流通道在进口处堵塞。上耐磨层和下耐磨层均为镶焊合金，这样可延长本实用新型的使用寿命。导向旋挖板主要起到导向钻进的作用，导向旋挖板最大的回转半径小于下牙轮掌的回转半径。下牙轮掌的回转半径小于上牙轮掌的回转半径，本实用新型设置回转半径依次增大的导向旋挖板、下牙轮掌、上牙轮掌，这样可以充分降低钻孔阻力，降低扩孔难度，提高扩孔效率。
[0013]本实用新型设计合理，结构紧凑，结实耐用，扩孔效率高，可解决大直径工程井(Φ500ι?πι?1500mm、深度100m以上)气举反循环钻进施工钻进时岩块上返的技术问题，本实用新型可广泛应用于矿山企业瓦斯抽排、注浆堵水、输氮灭火、送冰降温、排水通风、抢险救援等领域的大直径工程井气举反循环钻井施工。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的结构示意图；
[0015]图2是图1的俯视图。
【具体实施方式】
[0016]如图1和图2所示，本实用新型的大直径工程井气举反循环扩孔钻头，包括中心轴向设有回流通道2的钻铤1，回流通道2上下通透，钻铤I外部自上而下依次设有扶正器、组合式牙轮掌结构和导向旋挖结构；钻铤I上在组合式牙轮掌结构和导向旋挖结构之间设有与回流通道2连通的水眼3 ;
[0017]扶正器包括套在钻铤I外并与钻铤I同轴向设置的筒体4，筒体4内壁与钻铤I外壁之间通过至少三块均匀设置的连接板5固定连接，筒体4外壁沿周向均匀设有与至少三条凸棱条6，凸棱条6外表面设有上耐磨层7，每条上耐磨层7的长度方向均与筒体4中心线平行；
[0018]组合式牙轮掌结构包括同轴向自上而下依次设在钻铤I外壁上的第一圆环板8、第二圆环板9、第三圆环板10和第四圆环板11，第一圆环板8和第二圆环板9外径尺寸相同、第三圆环板10和第四圆环板11的外径尺寸相同，第二圆环板9和第四安装板外边缘沿周向分别均匀设有至少三个安装槽孔，第二圆环板9上的安装槽孔处设有上牙轮掌12，上牙轮掌12上端与第一圆环板8下表面固定连接，第四圆环板11上的安装槽孔处设有下牙轮掌13，下牙轮掌13上端与第三圆环板10下表面固定连接；第一圆环板8、第二圆环板9、第三圆环板10和第四圆环板11均采用30mm厚钢板加工而成。
[0019]导向旋挖结构包括三块导向旋挖板14，三块导向旋挖板14沿钻铤I周向均匀布置，三块导向旋挖板14内端伸入到钻铤I内部，三块导向旋挖板14内端边沿互相连接，三块导向旋挖板14内端边沿的连接线与钻铤I中心线重合，三块导向旋挖板14外端边缘的回转轨迹的上部和下部分别为圆柱体和上大下小的圆锥体，三块导向旋挖板14外端边缘表面设置下耐磨层15。
[0020]连接板5和上耐磨层7的数目均为六个，一个上耐磨层7均径向对应于一块连接板5布置。
[0021]上牙轮掌12设有九个，下牙轮掌13设有六个。上牙轮掌12和下牙轮掌13均采用Φ215.9mm三牙轮钻头型号的牙轮掌。
[0022]本实用新型当中的钻铤1、上牙轮掌12和下牙轮掌13均为现有成熟技术，具体构造不再赘述。
[0023]采用上述技术方案，水眼3和钻铤I底部均可以通过较大岩块，这样就可大大避免了回流通道2在进口处堵塞。上耐磨层7和下耐磨层15均为镶焊合金，这样可延长本实用新型的使用寿命。导向旋挖板主要起到导向钻进的作用，导向旋挖板14最大的回转半径小于下牙轮掌13的回转半径。下牙轮掌13的回转半径小于上牙轮掌12的回转半径，本实用新型设置回转半径依次增大的导向旋挖板14、下牙轮掌13、上牙轮掌12，这样可以充分降低钻孔阻力，降低扩孔难度，提高扩孔效率。
[0024]以上实施例仅用以说明而非限制本实用新型的技术方案，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1.大直径工程井气举反循环扩孔钻头，其特征在于:包括中心轴向设有回流通道的钻铤，回流通道上下通透，钻铤外部自上而下依次设有扶正器、组合式牙轮掌结构和导向旋挖结构；钻铤上在组合式牙轮掌结构和导向旋挖结构之间设有与回流通道连通的水眼； 扶正器包括套在钻铤外并与钻铤同轴向设置的筒体，筒体内壁与钻铤外壁之间通过至少三块均匀设置的连接板固定连接，筒体外壁沿周向均匀设有与至少三条凸棱条，凸棱条外表面设有上耐磨层，每条上耐磨层的长度方向均与筒体中心线平行； 组合式牙轮掌结构包括同轴向自上而下依次设在钻铤外壁上的第一圆环板、第二圆环板、第三圆环板和第四圆环板，第一圆环板和第二圆环板外径尺寸相同、第三圆环板和第四圆环板的外径尺寸相同，第二圆环板和第四安装板外边缘沿周向分别均匀设有至少三个安装槽孔，第二圆环板上的安装槽孔处设有上牙轮掌，上牙轮掌上端与第一圆环板下表面固定连接，第四圆环板上的安装槽孔处设有下牙轮掌，下牙轮掌上端与第三圆环板下表面固定连接；第一圆环板、第二圆环、第三圆环板和第四圆环板均采用30mm厚钢板加工而成； 导向旋挖结构包括三块导向旋挖板，三块导向旋挖板沿钻铤周向均匀布置，三块导向旋挖板内端伸入到钻铤内部，三块导向旋挖板内端边沿互相连接，三块导向旋挖板内端边沿的连接线与钻铤中心线重合，三块导向旋挖板外端边缘的回转轨迹的上部和下部分别为圆柱体和上大下小的圆锥体，三块导向旋挖板外端边缘表面设置下耐磨层。
2.根据权利要求1所述的大直径工程井气举反循环扩孔钻头，其特征在于:所述连接板和上耐磨层的数目均为六个，一个上耐磨层均径向对应于一块连接板布置。
3.根据权利要求1或2所述的大直径工程井气举反循环扩孔钻头，其特征在于:所述上牙轮掌设有九个，下牙轮掌设有六个，上牙轮掌和下牙轮掌均采用Φ215.9mm三牙轮钻头型号的牙轮掌。
【专利摘要】大直径工程井气举反循环扩孔钻头，包括中心轴向设有回流通道的钻铤，回流通道上下通透，钻铤外部自上而下依次设有扶正器、组合式牙轮掌结构和导向旋挖结构；钻铤上在组合式牙轮掌结构和导向旋挖结构之间设有与回流通道连通的水眼。本实用新型设计合理，结构紧凑，结实耐用，扩孔效率高，可解决大直径工程井气举反循环钻进施工钻进时岩块上返的技术问题，本实用新型可广泛应用于矿山企业瓦斯抽排、注浆堵水、输氮灭火、送冰降温、排水通风、抢险救援等领域的大直径工程井气举反循环钻井施工。
【IPC分类】E21B10-28, E21B10-46, E21B17-16, E21B17-10
【公开号】CN204419036
【申请号】CN201520055769
【发明人】刘波, 罗斌, 马黎明, 邱彦军, 申永福, 宛宗瑞, 熊亮, 张小连
【申请人】河南省煤田地质局三队, 河南省煤田地质局
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年1月27日