专利名称：冲击挤压跟管钻具的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种成孔施工器具，具体是适用于在有一定粘性的、易压缩的软弱地层进行钻孔施工的冲击挤压跟管钻具。
背景技术：
现有跟管钻具广泛应用于地质勘探等场合。在滑坡治理、边坡锚固等地质灾害治理中，由于多数滑坡、边坡地层条件比较复杂、破碎，很少有完整岩石，使用普通钻头施工很难直接成孔，导致钻进成孔的难度很大，而潜孔锤跟管钻进技术凭借其边钻进边跟管护壁的优势被广泛应用。潜孔锤跟管钻进是通过钻具对岩体进行破碎，依靠高速高压气流将岩渣排出孔外形成钻孔，同时套管同步跟进护壁。这种钻具成孔方法在第四系覆盖层钻进效率高，应用很多，但是钻进过程中当遇到潮湿、粘性的软弱地层时，较大颗粒的岩粉因不断聚积形成泥团，粘附于钻具及钻杆上不能顺利的排出孔外，影响空气畅通，最终导致气流中断，冲击器不能正常工作，钻进效率大大降低。这种排渣成孔的跟管钻具在软弱地层不适应。因此，现有跟管钻具存在缺陷，需要进行改进。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种适宜在遇到潮湿、粘性的软弱地层时进行钻孔施工的冲击挤压跟管钻具。本实用新型的冲击挤压跟管钻具包括钻杆、气动冲击器、套管、管靴和钻头体，所述气动冲击器位于套管内，所述钻杆一端从套管一端穿入与气动冲击器一端相连接，所述管靴与套管另一端相连接，所述钻头体一端与气动冲击器传动连接，所述钻头体另一端穿出管靴暴露在管靴外，其特征是所述钻头体由偏心导正器、偏心挤压钻头块和中心钻头构成，所述偏心导正器一端的外壁与管靴内壁相配合，所述偏心导正器一端与气动冲击器另一端传动连接，所述偏心导正器通过偏心挤压钻头块与中心钻头传动连接，所述偏心导正器具有限位块，所述偏心挤压钻头块内具有与限位块相配合的凹槽。本实用新型中所述偏心挤压钻头块还可以由串联在一起且相互传动连接的第一偏心挤压钻头块单元、第二偏心挤压钻头块单元和第三偏心挤压钻头块单元构成。这样一来，扩孔的效果更加突出，钻进速度更快，更能够适合潮湿、粘性的软弱地层进行钻孔施工。本实用新型中所述气动冲击器的气路出气口可以穿过偏心导正器与管靴内壁空腔相连通。这样设计后，就更能够保证钻孔工作过程中气路不被意外堵塞、气流保持通畅、 气动冲击器正常工作。本实用新型的基本技术解决方案是采用冲击挤压钻孔的技术方法解决跟管钻进过程中遇到潮湿、粘性软弱地层时难以钻进的问题。一种冲击挤压式跟管钻具，由钻头体、 导正器、管靴、套管和钻杆等组成，其中钻头体就是钻具最前端钻进成孔的主体，整体设计为锥形，由偏心挤压钻头块和中心钻头组成；导正器也称连接器，就是连接钻头体和气动冲击器的部件，由于气流只提供冲击器工作动力，不需要排渣，因此导正器中进行的气路设计，让气路的出气口设计在导正器中部，即出气口在管靴内部，这样就能保证钻孔工作过程中气路不被堵塞、气流保持通畅、气动冲击器正常工作，并且导正器与管靴配合，随着钻进带动管靴及套管同步跟进。本实用新型钻具的技术特征是当钻具工作时，在钻机的作用下钻杆带动钻具顺时针旋转，偏心挤压钻头块在岩土摩擦力的作用下绕导正器偏心轴逆时针旋转，偏心挤压钻头块各自展开挤压，偏心挤压钻头块从下到上逐级挤压扩孔，最终扩孔直径大于套管外径；当钻具起下钻时，钻杆带动钻具逆时针旋转，偏心挤压钻头块在岩土摩擦力的作用下绕导正器偏心轴顺时针旋转，偏心挤压钻头块回拢，此时钻头体最大外径小于管靴内径。本实用新型主要针对钻孔过程中遇到软弱地层的情况，软弱地层强度低、可压缩性高，依靠冲击挤压实现钻进成孔，因此在钻进过程中就不需要排渣，解决了潜孔锤跟管钻进在遇到软弱地层时由于排渣不畅、循环气流中断导致钻进缓慢的问题，施工速度快、技术可靠，适用于在有一定粘性、易压缩的软弱地层进行造孔施工。与前述现有同类产品相比，本实用新型的冲击挤压跟管钻具适宜在遇到潮湿、粘性的软弱地层时进行钻孔施工。本实用新型的内容结合以下实施例作更进一步的说明，但本实用新型的内容不仅限于实施例中所涉及的内容。
图1是实施例中冲击挤压跟管钻具钻进状态示意图图2是实施例中冲击挤压跟管钻具提钻状态示意图图3是实施例中冲击挤压跟管钻具的偏心挤压钻头块俯视图图4是附图3偏心挤压钻头块俯视图A-A向剖视图图5是实施例中冲击挤压跟管钻具的导正器示意图
具体实施方式
如图1 5所示，本实施例中所述冲击挤压跟管钻具包括钻杆1、气动冲击器2、套管3、管靴4和钻头体，所述气动冲击器2位于套管3内，所述钻杆1 一端从套管3 —端穿入与气动冲击器2 —端相连接，所述管靴4与套管3另一端相连接，所述钻头体一端与气动冲击器2传动连接，所述钻头体另一端穿出管靴4暴露在管靴外，其特征是所述钻头体由偏心导正器5、偏心挤压钻头块和中心钻头6构成，所述偏心导正器5 —端的外壁与管靴4内壁相配合，所述偏心导正器5 —端与气动冲击器2另一端传动连接，所述偏心导正器5通过偏心挤压钻头块与中心钻头6传动连接，所述偏心导正器5具有限位块7，所述偏心挤压钻头块内具有与限位块7相配合的凹槽8。本实施例中所述偏心挤压钻头块由串联在一起且相互传动连接的第一偏心挤压钻头块单元9、第二偏心挤压钻头块单元10和第三偏心挤压钻头块单元11构成。本实施例中所述气动冲击器2的气路出气口 12穿过偏心导正器5与管靴4内壁空腔相连通。使用本实施例的冲击挤压跟管钻具时，利用现有的钻机为机体，先通过钻机动力头把钻机回转扭矩及钻压经钻杆1、气动冲击器2、偏心轴导正器5传至偏心挤压钻头块单元9、10、11和中心钻头6上，钻头体受轴向钻压压入地层反转时，偏心挤压钻头块单元9、10、11以偏心轴导正器5固定轴为中心逆向旋转展开，各偏心挤压钻头块单元9、10、11逐步挤压扩孔，最终扩孔直径大于套管3直径，钻杆1传递的钻压和气动冲击器2的冲击力同时作用在偏心轴导正器5上传递至钻头体，偏心轴导正器5上的限位块7 (环形凸台)与管靴上的凹槽8 (环形斜面台)配合使管靴4带着套管3与钻具同步跟进。提钻时停止冲击，正转钻机，偏心挤压钻头块单元9、10、11在孔壁摩擦力作用下以偏心轴导正器5固定轴为中心反转复位，偏心挤压钻头块单元9、10、11收拢，此时钻头体直径小于管靴4的内径，钻杆1上提就可以提出钻具，套管3留在孔内护壁形成钻孔。本实施例通过钻机的正反转和孔壁的摩擦力来实现钻头体的展开和收拢，偏心挤压钻头块单元9、10、11展开和收拢位置的控制是通过偏心轴导正器5上固定轴的限位块来控制。在钻头体的局部表面镶有硬质合金齿，来延缓钻头体的磨损速度，提高钻头寿命。
权利要求1.一种冲击挤压跟管钻具，包括钻杆、气动冲击器、套管、管靴和钻头体，所述气动冲击器位于套管内，所述钻杆一端从套管一端穿入与气动冲击器一端相连接，所述管靴与套管另一端相连接，所述钻头体一端与气动冲击器传动连接，所述钻头体另一端穿出管靴暴露在管靴外，其特征是所述钻头体由偏心导正器、偏心挤压钻头块和中心钻头构成，所述偏心导正器一端的外壁与管靴内壁相配合，所述偏心导正器一端与气动冲击器另一端传动连接，所述偏心导正器通过偏心挤压钻头块与中心钻头传动连接，所述偏心导正器具有限位块，所述偏心挤压钻头块内具有与限位块相配合的凹槽。
2.如权利要求1所述的冲击挤压跟管钻具，其特征是所述偏心挤压钻头块由串联在一起且相互传动连接的第一偏心挤压钻头块单元、第二偏心挤压钻头块单元和第三偏心挤压钻头块单元构成。
3.如权利要求1或2所述的冲击挤压跟管钻具，其特征是所述气动冲击器的气路出气口穿过偏心导正器与管靴内壁空腔相连通。
专利摘要本实用新型涉及一种成孔施工器具，具体是适用于在有一定粘性的、易压缩的软弱地层进行钻孔施工的冲击挤压跟管钻具。该钻具包括钻杆、气动冲击器、套管、管靴和钻头体，气动冲击器位于套管内，钻杆一端从套管一端穿入与气动冲击器一端相连接，管靴与套管另一端相连接，钻头体一端与气动冲击器传动连接，钻头体另一端穿出管靴暴露在管靴外，其特征是钻头体由偏心导正器、偏心挤压钻头块和中心钻头构成，偏心导正器一端的外壁与管靴内壁相配合，偏心导正器一端与气动冲击器另一端传动连接，偏心导正器通过偏心挤压钻头块与中心钻头传动连接，偏心导正器具有限位块，偏心挤压钻头块内具有与限位块相配合的凹槽。
文档编号E21B10/36GK202220557SQ20112032588
公开日2012年5月16日 申请日期2011年9月1日 优先权日2011年9月1日
发明者李子章, 罗宏保, 邓伟 申请人:中国地质科学院探矿工艺研究所, 成都探矿技术研究开发公司