一種反向擴孔的方法及鑽具的製作方法
2023-07-14 09:26:26
一種反向擴孔的方法及鑽具的製作方法
【專利摘要】本發明實施例公開了一種反向擴孔的方法及鑽具，涉及鑽具領域。能夠使鑽機擴孔鑽進速度得到提升。所述反向擴孔的方法包括：鑽設超前孔至設計深度；對所述超前孔進行擴底；將反向擴孔鑽具下放至超前孔底部進行反向擴孔。所述反向擴孔的鑽具包括：上盤和下盤，所述上盤和下盤通過導軌和導槽連接；所述導軌和導槽上設置有掛鈎裝置；所述上盤上樞接有至少兩個第一連杆，所述下盤上樞接有至少兩個第二連杆，所述第一連杆和第二連杆通過銷軸連接；所述第一連杆上設置有工作面朝上的滾刀。本發明適用於鑽井中的擴孔鑽進施工。
【專利說明】一種反向擴孔的方法及鑽具
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鑽具，尤其涉及一種反向擴孔的方法及鑽具。
【背景技術】
[0002]目前在國內鑽井過程中普遍採用正向擴孔鑽進技術，該技術進行由上往下的擴孔鑽進，雖然可以鑽進但速度十分緩慢而且在鑽進過程中會產生大量破碎後的碎屑，碎屑會掉到井底並被鑽頭重複破碎從而降低了擴孔鑽進的速度。因此經常需要提起鑽頭進行掏孔作業，從而延長了擴孔鑽進的時間。
【發明內容】
[0003]有鑑於此，本發明提供一種反向擴孔的方法及鑽具，能夠使鑽機擴孔鑽進的速度得到提升。
[0004]為達到上述目的，本發明的實施例採用如下技術方案:
[0005]一方面，本發明提供了一種反向擴孔鑽具，包括:上盤和下盤，所述上盤和下盤通過導軌和導槽連接；所述導軌和導槽上設置有掛鈎裝置；所述上盤上樞接有至少兩個第一連杆，所述下盤上樞接有至少兩個第二連杆，所述第一連杆和第二連杆通過銷軸連接；所述第一連杆上設置有工作面朝上的滾刀。
[0006]可選的，所述導槽設置在所述上盤上，所述導軌設置在所述下盤上；其中所述下盤包括:超前鑽頭，在所述超前鑽頭上端連接有集渣器下盤，所述超前鑽頭底部設置有滾子；其中，所述集渣器下盤與所述導軌相連；所述集渣器下盤上設置有吸渣口 ；所述第二連杆上設有集渣溜槽；
[0007]所述反向擴孔鑽具在擴孔鑽進時，破碎後的巖屑在自重的作用下，沿所述集渣溜槽滑落到所述吸渣口處。
[0008]可選的，在所述吸渣口處還設置有擋塊。
[0009]可選的，所述導槽設置在所述上盤上，所述導軌設置在所述下盤上；其中所述掛鈎裝置包括:
[0010]掛杆，所述掛杆的一端與第一掛杆座相樞接，另一端設有彈性組件，在所述掛杆上設有能向上轉動的翻鉤；所述彈性組件連接在第二掛杆座上，所述第二掛杆座固定在所述滑槽上；
[0011]掛鈎，固定在所述滑軌上；
[0012]當所述導槽嚮導軌方向移動時，所述掛鈎頂開翻鉤並與所述翻鉤相扣合，所述反向擴孔的鑽具處於張開狀態；當所述導槽與導軌沿相反方向移動時，所述掛鈎施加在所述翻鉤上的力大於預定力後，所述掛鈎與翻鉤脫開，所述反向擴孔的鑽具處於收攏狀態。
[0013]可選的，所述彈性組件包括:第一筒套和與所述第一筒套相配合的第二筒套，所述第一筒套和第二筒套之間設有彈簧；在所述彈簧和所述第一筒套和/或第二筒套之間設置有墊片。[0014]可選的，所述上盤上部連接有導向器，所述導向器為柱狀體，所述導向器邊緣均勻分布有至少兩個柱形滾子。
[0015]可選的，所述導向器上部連接有萬向鑽杆，所述萬向鑽杆上部連接有中心管，所述萬向鑽杆包括:下接頭，所述下接頭上端連接有十字頭鑽杆，所述十字頭鑽杆上設置有可曲撓接頭，所述十字頭鑽杆上端連接有上接頭，所述中心管連接在所述上接頭上。
[0016]另一方面，本發明提供了一種反向擴孔的方法，包括:鑽設超前孔至設計深度；對所述超前孔進行擴底；將反向擴孔鑽具下放至超前孔底部進行反向擴孔。
[0017]可選的，所述對所述超前孔進行擴底包括:將安裝有擴底鑽頭(3)的擴底鑽具在超前孔鑽至設計深度後下入超前孔內，在擴底鑽頭(3)的重力作用下，擴底鑽頭的連杆機構逐步打開，這時與所述擴底鑽具相連的鑽機旋轉，擴底鑽具逐步下放，進行擴底鑽進。
[0018]可選的，所述反向擴孔的方法還包括:所述擴底鑽具包括安裝在底部的超前底託
(2)，在所述超前底託(2)的底部設置有滾子；所述鑽機旋轉，鑽具逐步下放時，依靠設置在超前底託底部的滾子的支撐，所述超前底託不能往下鑽進。
[0019]可選地，所述將反向擴孔鑽具下放至超前孔底部進行反向擴孔包括:
[0020]當擴底鑽進完成時，起鑽，卸掉超前底託⑵和擴底鑽頭(3)，裝上反向擴孔鑽具；再將該反向擴孔鑽具向超前孔內下放至超前孔底部進行反向擴孔。
[0021]可選的，所述反向擴孔鑽具包括:
[0022]上盤和下盤，所述上盤和下盤通過導軌和導槽連接；所述導軌和導槽上設置有掛鈎裝置；所述上盤上樞接有至少兩個第一連杆，所述下盤上樞接有至少兩個第二連杆，所述第一連杆和第二連杆通過銷軸連接；所述第一連杆上設置有工作面朝上的滾刀；所述導槽設置在所述上盤上，所述導軌設置在所述下盤上；其中
[0023]所述下盤包括:超前鑽頭，在所述超前鑽頭上端連接有集渣器下盤，所述超前鑽頭底部設置有滾子；其中，所述集渣器下盤與所述導軌相連；所述集渣器下盤上設置有吸渣口 ；所述第二連杆上設有集渣溜槽；
[0024]所述反向擴孔鑽具在擴孔鑽進時，破碎後的巖屑在自重的作用下，沿所述集渣溜槽滑落到所述吸渣口處；在將所述反向擴孔鑽具向超前孔內下放過程中，所述反向擴孔鑽具的掛鈎裝置中的掛杆(16)與翻鉤(14)脫開，反向擴孔鑽具處於成收攏狀態；超前鑽頭
(I)下放到超前孔內並下放到底後，在重力作用下，掛鈎裝置中的掛杆(16)和翻鉤(14)扣上，擴孔鑽頭的連杆機構鎖住，反向擴孔鑽具處於張開狀態；鑽機往上提升並旋轉鑽進，即開始了反向擴孔鑽進；其中，反向鑽進的鑽壓靠鑽機提升力來提供。
[0025]可選的，所述將反向擴孔鑽具下放至超前孔底部進行反向擴孔包括:所述擴孔鑽進方式根據地層情況來選擇一次反向擴孔鑽全深還是分段正反向擴孔鑽進。
[0026]本發明實施例提供的反向擴孔的方法及鑽具，能夠利用反向擴孔鑽具來鑽孔，所述反向擴孔鑽具在反向鑽進時，由於巖石能夠被反向擴孔鑽具向預先鑽設的超前孔方向擠壓，使得巖石所受的夾制力較小，從而使得反向擴孔鑽具能容易且快速的擴孔，這樣就減少了擴孔作業的時間提高了擴孔鑽進的速度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。
[0028]圖1為本發明一種反向擴孔鑽具一實施例的結構示意圖；
[0029]圖2為本發明實施例中對超前孔進行擴底的鑽具實施例的結構示意圖；
[0030]圖3為本發明一種反向擴孔鑽具一實施例的結構示意圖；
[0031]圖4為本發明一種反向擴孔鑽具一實施例導向器結構不意圖；
[0032]圖5為本發明一種反向擴孔鑽具一實施例萬向鑽杆結構示意圖；
[0033]圖6為本發明一種反向擴孔鑽具一實施例推開翻鉤的結構示意圖；
[0034]圖7為本發明一種反向擴孔鑽具一實施例鎖住翻鉤的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0035]下面結合附圖對本發明實施例一種反向擴孔的方法及鑽具進行詳細描述。
[0036]應當明確，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0037]參看圖1，本發明一種反向擴孔鑽具實施例，包括:上盤17和下盤18，所述上盤17和下盤18通過導軌20和導槽19連接；所述導軌20和導槽19上設置有掛鈎裝置21 ;所述上盤17上樞接有至少兩個第一連杆22，所述下盤18上樞接有至少兩個第二連杆23，所述第一連杆22和第二連杆23通過銷軸連接；所述第一連杆22上設置有工作面朝上的滾刀24。
[0038]本發明實施例提供的反向擴孔鑽具，能夠利用反向擴孔鑽具來鑽孔，所述反向擴孔鑽具在反向鑽進時，由於巖石能夠被反向擴孔鑽具向預先鑽設的超前孔方向擠壓，使得巖石所受的夾制力較小，從而使得反向擴孔鑽具能容易且快速的擴孔，這樣就減少了擴孔作業的時間提高了擴孔鑽進的速度。
[0039]本發明反向擴孔鑽具的實施例中，可選的，所述導槽19設置在所述上盤17上，所述導軌20設置在所述下盤18上；其中所述下盤18包括:超前鑽頭1，在所述超前鑽頭I上端連接有集渣器下盤25，所述超前鑽頭I底部設置有滾子26 ;其中，所述集渣器下盤25與所述導軌20相連；所述集渣器下盤25上設置有吸渣口 ；所述第二連杆23上設有集渣溜槽27 ;所述反向擴孔鑽具在擴孔鑽進時，破碎後的巖屑在自重的作用下，沿所述集渣溜槽滑27落到所述吸渣口處。
[0040]本發明實施例中，所述反向擴孔鑽具連接有集渣溜槽能將鑽進過程中產生的巖石碎屑收集起來並通過吸渣口轉移到地面，這樣就避免了巖石碎屑掉入孔底部減少了掏空作業的時間提高了擴孔鑽進的速度。
[0041 ] 本發明反向擴孔鑽具的實施例中，可選的，在所述吸渣口處還設置有擋塊28。本發明實施例中，所述擋塊能夠將反向擴孔過程中產生的巖石碎屑擋在吸渣口處被壓氣提升反循環系統帶到地面，防止巖石碎屑掉入孔中。
[0042]參看圖3、圖6和圖7，本發明反向擴孔鑽具的實施例中，可選的，所述導槽19設置在所述上盤17上，所述導軌20設置在所述下盤18上；其中所述掛鈎裝置21包括:掛杆9，所述掛杆9的一端與第一掛杆座8相樞接，另一端設有彈性組件29，在所述掛杆9上設有能向上轉動的翻鉤14 ;所述彈性組件29連接在第二掛杆座15上，所述第二掛杆座15固定在所述導槽19上；掛鈎16，固定在所述導軌20上；當所述導槽19嚮導軌20方向移動時，所述掛鈎16頂開翻鉤14並與所述翻鉤14相扣合，所述反向擴孔的鑽具處於張開狀態；當所述導槽19與導軌20沿相反方向移動時，所述掛鈎16施加在所述翻鉤14上的力大於預定力後，所述掛鈎16與翻鉤14脫開，所述反向擴孔的鑽具處於收攏狀態。
[0043]本發明實施例中，所述掛鈎裝置中掛鈎和翻鉤通過所述導槽和導軌的相對移動來扣合和分開這樣可以靈活的控制反向擴孔鑽具的張開與合攏。
[0044]參看圖3，本發明反向擴孔鑽具的實施例中，可選的，所述彈性組件29包括:第一筒套10和與所述第一筒套相配合的第二筒套13，所述第一筒套10和第二筒套13之間設有彈簧12 ;在所述彈簧12和所述第一筒套10和/或第二筒套13之間設置有墊片11。
[0045]本發明實施例中，所述第一筒套和/或第二筒套之間設置的墊片厚度是可以調節的，通過調節所述墊片的厚度可以調節所述掛鈎施加在所述翻鉤上的額定預定力。
[0046]參看圖1和圖4，本發明反向擴孔鑽具的實施例中，可選的，所述上盤17上部連接有導向器5，所述導向器5為柱狀體，所述導向器5邊緣均勻分布有至少兩個柱形滾子30。
[0047]本發明實施例中，所述導向器上的滾子可以為所述反向擴孔鑽具的鑽進起導向作用。
[0048]參看圖1和圖5，本發明反向擴孔鑽具的實施例中，可選的，所述導向器5上部連接有萬向鑽杆6，所述萬向鑽杆6上部連接有中心管7，所述萬向鑽杆6包括:下接頭31，所述下接頭31上端連接有十字頭鑽杆32，所述十字頭鑽杆32上設置有可曲撓接頭33，所述十字頭鑽杆32上端連接有上接頭34，所述中心管7連接在所述上接頭34上。
[0049]本發明實施例中，所述萬向鑽杆保證鑽具和超前孔的順利過渡，消除中心管應力集中，有效解決了蹩鑽難題。
[0050]本發明還提供一種反向擴孔的方法實施例，包括:鑽設超前孔至設計深度；對所述超前孔進行擴底；將反向擴孔鑽具下放至超前孔底部進行反向擴孔。
[0051]本發明實施例提供的反向擴孔的方法，在反向鑽進時，由於巖石能夠被反向擴孔鑽具向預先鑽設的超前孔方向擠壓，使得巖石所受的夾制力較小，從而使得反向擴孔鑽具能容易且快速的擴孔，這樣就減少了擴孔作業的時間提高了擴孔鑽進的速度。
[0052]參看圖2，本發明反向擴孔方法的實施例中，可選的，所述對所述超前孔進行擴底包括:將安裝有擴底鑽頭3的擴底鑽具在超前孔鑽至設計深度後下入超前孔內，在擴底鑽頭3的重力作用下，擴底鑽頭的連杆機構逐步打開，這時與所述擴底鑽具相連的鑽機旋轉，擴底鑽具逐步下放，進行擴底鑽進。
[0053]本發明實施例中，所述擴底鑽進為下一步所述反向擴孔鑽進中的反向擴孔鑽具下入超前孔內並張開所述反向擴孔鑽具做好準備。
[0054]參看圖2，本發明反向擴孔方法的實施例中，可選的，所述反向擴孔的方法還包括:所述擴底鑽具包括安裝在底部的超前底託2，在所述超前底託2的底部設置有滾子；所述鑽機旋轉，鑽具逐步下放時，依靠設置在超前底託底部的滾子的支撐，所述超前底託不能往下鑽進。
[0055]本發明實施例中，所述設置在超前底託底部的滾子既可以支撐住整個反向擴孔鑽具，又可以在所述鑽機旋轉時保證所述鑽具不在往下鑽進，從而保證了反向擴孔鑽進的穩定性，提高了擴孔速度。
[0056]參看圖1，圖2、圖3、圖6和圖7，本發明反向擴孔方法的實施例中，可選的，所述反向擴孔鑽具包括:上盤17和下盤18，所述上盤17和下盤18通過導軌和導槽連接；所述導軌和導槽上設置有掛鈎裝置；所述上盤上樞接有至少兩個第一連杆，所述下盤上樞接有至少兩個第二連杆，所述第一連杆和第二連杆通過銷軸連接；所述第一連杆上設置有工作面朝上的滾刀；所述導槽設置在所述上盤17上，所述導軌設置在所述下盤18上；
[0057]其中所述下盤包括:超前鑽頭，在所述超前鑽頭上端連接有集渣器下盤，所述超前鑽頭底部設置有滾子；其中，所述集渣器下盤與所述導軌相連；所述集渣器下盤上設置有吸渣口 ；所述第二連杆上設有集渣溜槽；所述反向擴孔鑽具在擴孔鑽進時，破碎後的巖屑在自重的作用下，沿所述集渣溜槽滑落到所述吸渣口處；
[0058]在將所述反向擴孔鑽具向超前孔內下放過程中，所述反向擴孔鑽具的掛鈎裝置中的掛杆16與翻鉤14脫開，反向擴孔鑽具處於成收攏狀態；超前鑽頭I下放到超前孔內並下放到底後，在重力作用下，掛鈎裝置中的掛杆16和翻鉤14扣上，擴孔鑽頭的連杆機構鎖住，反向擴孔鑽具處於張開狀態；鑽機往上提升並旋轉鑽進，即開始了反向擴孔鑽進；其中，反向鑽進的鑽壓靠鑽機提升力來提供。
[0059]本發明實施例中，所述超前鑽頭到底後，在重力作用下，掛鈎裝置中的掛杆和翻鉤扣上，由於鑽具自身重力進行張開反向擴孔鑽具，這樣在鑽具結構上省去了所述反向擴孔鑽具的動力系統，結構簡化降低了成本，節約了資源。
[0060]本發明反向擴孔方法的實施例中，可選的，所述將反向擴孔鑽具下放至超前孔底部進行反向擴孔包括:所述擴孔鑽進方式根據地層情況來選擇一次反向擴孔鑽全深還是分段正反向擴孔鑽進。
[0061]本發明實施例中，若巖石風化帶相對穩定，一般情況下不掉大塊時，可選擇一次反向擴孔鑽全深；若巖石風化帶破碎嚴重，易掉巖石塊，則在衝積層和基巖段採用反向擴孔鑽進，在破碎帶採用正向擴孔工藝，避免反向擴孔時在風化帶被大塊的破碎巖石卡住或砸壞反向擴孔鑽具。
[0062]本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以通過電腦程式來指令相關的硬體來完成，所述的程序可存儲於一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質可為磁碟、光碟、只讀存儲記憶體(Read-Only Memory, ROM)或隨機存儲記憶體(RandomAccessMemory, RAM)等。
[0063]以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以權利要求的保護範圍為準。
【權利要求】
1.一種反向擴孔鑽具，其特徵在於，包括: 上盤和下盤，所述上盤和下盤通過導軌和導槽連接； 所述導軌和導槽上設置有掛鈎裝置； 所述上盤上樞接有至少兩個第一連杆，所述下盤上樞接有至少兩個第二連杆，所述第一連杆和第二連杆通過銷軸連接； 所述第一連杆上設置有工作面朝上的滾刀。
2.根據權利要求1所述反向擴孔的鑽具，其特徵在於， 所述導槽設置在所述上盤上，所述導軌設置在所述下盤上；其中 所述下盤包括:超前鑽頭，在所述超前鑽頭上端連接有集渣器下盤，所述超前鑽頭底部設置有滾子；其中，所述集渣器下盤與所述導軌相連； 所述集渣器下盤上設置有吸渣口； 所述第二連杆上設有集渣溜槽； 所述反向擴孔鑽具在擴孔鑽進時，破碎後的巖屑在自重的作用下，沿所述集渣溜槽滑落到所述吸渣口處。
3.根據權利要求2所述反向擴孔的鑽具，其特徵在於，在所述吸渣口處還設置有擋塊。
4.根據權利要求1所述反向擴孔的鑽具，其特徵在於，所述導槽設置在所述上盤上，所述導軌設置在所述下盤上；其中 所述掛鈎裝置包括: 掛杆，所述掛杆的一端與第一掛杆座相樞接，另一端設有彈性組件，在所述掛杆上設有能向上轉動的翻鉤；所述彈性組件連接在第二掛杆座上，所述第二掛杆座固定在所述滑槽上； 掛鈎，固定在所述滑軌上； 當所述導槽嚮導軌方向移動時，所述掛鈎頂開翻鉤並與所述翻鉤相扣合，所述反向擴孔的鑽具處於張開狀態；當所述導槽與導軌沿相反方向移動時，所述掛鈎施加在所述翻鉤上的力大於預定力後，所述彈性組件產生壓縮形變，所述掛杆繞所述第一掛杆座轉動，所述掛鈎與翻鉤脫開，所述反向擴孔的鑽具處於收攏狀態。
5.根據權利要求1所述反向擴孔的鑽具，其特徵在於，所述彈性組件包括: 第一筒套和與所述第一筒套相配合的第二筒套，所述第一筒套和第二筒套之間設有彈黃; 在所述彈簧和所述第一筒套和/或第二筒套之間設置有墊片。
6.根據權利要求1所述反向擴孔的鑽具，其特徵在於，所述上盤上部連接有導向器，所述導向器為柱狀體，所述導向器邊緣均勻分布有至少兩個柱形滾子。
7.根據權利要求6所述反向擴孔的鑽具，其特徵在於，所述導向器上部連接有萬向鑽杆，所述萬向鑽杆上部連接有中心管； 所述萬向鑽杆包括:下接頭，所述下接頭上端連接有十字頭鑽杆，所述十字頭鑽杆上設置有可曲撓接頭，所述十字頭鑽杆上端連接有上接頭，所述中心管連接在所述上接頭上。
8.一種反 向擴孔的方法，其特徵在於，包括: 鑽設超前孔至設計深度； 對所述超前孔進行擴底；將反向擴孔鑽具下放至超前孔底部進行反向擴孔。
9.根據權利要求8所述反向擴孔的方法，其特徵在於，所述對所述超前孔進行擴底包括: 將安裝有擴底鑽頭(3)的擴底鑽具在超前孔鑽至設計深度後下入超前孔內，在擴底鑽頭(3)的重力作用下，擴底鑽頭的連杆機構逐步打開，這時與所述擴底鑽具相連的鑽機旋轉，擴底鑽具逐步下放，進行擴底鑽進。
10.根據權利要求9所述反向擴孔的方法，其特徵在於，還包括:所述擴底鑽具包括安裝在底部的超前底託(2)，在所述超前底託(2)的底部設置有滾子；所述鑽機旋轉，鑽具逐步下放時，依靠設 置在超前底託底部的滾子的支撐，所述超前底託不能往下鑽進。
【文檔編號】E21B10/32GK104018782SQ201410196254
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月9日 優先權日:2014年5月9日
【發明者】劉建國, 李武, 惠清龍, 史基盛, 許平, 蔡鑫, 周真雲 申請人:中煤礦山建設集團有限責任公司, 中煤特殊鑿井有限責任公司