一种铰链式双翼掏穴钻头的制作方法

1.本实用新型涉及煤层气开采技术领域，具体为一种铰链式双翼掏穴钻头。


背景技术：

2.煤层气俗称“煤矿瓦斯”，是产自煤层、以甲烷为主要成份的非常规天然气，是煤矿瓦斯爆炸的罪魁祸首。煤层气开发对于减少煤矿瓦斯爆炸事故、增加天然气供给、降低环境污染具有重要意义。煤层气掏穴井在煤层气开发中占有特殊地位。煤层气掏穴井是在垂直钻孔的目的煤层段，利用机械的方法进行扩孔，使孔内目的煤层段形成的洞穴直径远远大于钻孔直径的钻孔。该井的施工目的和作用：一是为水平井定向施工在目的煤层中放置靶点目标仪器；二是实施欠平衡钻进时作为输送空气介质的通道；三是完井后作为水平分支井组煤层气抽排的通道。
3.目前煤层气的开采过程中需要利用掏穴钻头在不扩大其他层段孔径的情况下，对目的层段的煤层进行掏穴扩孔；难点在于掏穴钻头刀翼在目的层段展开程度和回收难度。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种铰链式双翼掏穴钻头，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种铰链式双翼掏穴钻头，包括：上接头、活塞腔、中心管、活塞、连杆、刀座、刀轴、刀翼、铰链、刀轴定位螺丝、铰链轴、铰链螺杆、水眼、限位顶杆、限位钢板，所述上接头上端通过锥螺纹与钻杆连接，下端和活塞腔螺纹连接，所述活塞腔四周共计四个水眼，活塞腔下端通过螺纹与刀座固定在一起；活塞滑动连接在活塞腔内，中心管贯穿活塞，中心管位于整体结构中心线处，中心管一端焊接在上接头上内端侧壁上；
6.刀座上规律分布8个水眼，刀翼的一端通过刀轴转动安装在刀座上；
7.铰链一端安装在铰链轴上，用垫片螺母夹紧定位，铰链另一端利用铰链螺杆安装在刀翼上，金刚石复合片分布在刀翼和铰链上。
8.优选的，所述上接头的下端以m230
×
6的螺纹连接在活塞腔内壁上。
9.优选的，所述连杆的一端穿过刀座，并通过螺母固定在活塞上。
10.优选的，所述铰链轴焊接在连杆的另一端和下端部，连杆穿过活塞的部分为限位顶杆。
11.优选的，所述限位钢板焊接在刀座上，刀轴定位螺丝将刀轴固定。
12.优选的，所述刀翼包括刀头、刀片和刀体，刀头焊接在刀片的一端侧壁上，刀片的另一端侧壁和刀体进行焊接。
13.优选的，所述刀体的侧壁上分别开设有铰链螺杆安装孔、刀轴安装孔，刀轴安装孔通过刀轴和刀座转动连接，铰链螺杆安装孔通过铰链螺杆和铰链转动连接。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
15.1.铰链式结构，本实用新型采用铰链式结构来推动刀翼的展开和收缩，使刀翼在使用展开过程中更加平稳有力；
16.2.可拆卸组装方式，本实用新型组装方面采用可拆卸组装方式，在使用过程中，对于损坏的部件更容易及时更换；
17.3.限位顶杆和限位钢板组合使用，安全更有保障，两种限位方式充分保证铰链不能进入上死点，保障刀翼可顺利回收；
18.4.刀翼可更换，使用者可以根据孔径要求，更换不同长度的刀翼，适应钻孔的需求。
附图说明
19.图1为本实用新型整体结构示意图；
20.图2为本实用新型刀翼组成示意图；
21.图3为本实用新型活塞、连杆与铰链轴组合示意图；
22.图4为本实用新型上接头与中心管组合示意图。
23.(1)上接头、(2)活塞腔、(3)中心管、(4)活塞、(5)连杆、(6)刀座、(7)刀轴、(8)刀翼、(9)铰链、(10)刀轴定位螺丝、(11)铰链轴、(12)铰链螺杆、(13)水眼、(14)限位顶杆、(15)限位钢板、(16)金刚石复合片、(801)刀头、(802)刀片、(803)刀体、(804)铰链螺杆安装孔、(805)刀轴安装孔。
具体实施方式
24.为了使本实用新型的目的、技术方案进行清楚、完整地描述，及优点更加清楚明白，以下结合附图对本实用新型实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，仅仅用以解释本实用新型实施例，并不用于限定本实用新型实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“中”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“顶”、“底”、“侧”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“一”、“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
26.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.出于简明和说明的目的，实施例的原理主要通过参考例子来描述。在以下描述中，很多具体细节被提出用以提供对实施例的彻底理解。然而明显的是，对于本领域普通技术人员，这些实施例在实践中可以不限于这些具体细节。在一些实例中，没有详细地描述公知
方法和结构，以避免无必要地使这些实施例变得难以理解。另外，所有实施例可以互相结合使用。
28.请参阅图1至图4，本实用新型提供一种技术方案：一种铰链式双翼掏穴钻头，包括：l上接头、2活塞腔、3中心管、4活塞、5连杆、6刀座、7刀轴、8刀翼、9铰链、10刀轴定位螺丝、1l铰链轴、12铰链螺杆、l3水眼、14限位顶杆、15限位钢板，上接头l上端通过锥螺纹与钻杆连接，下端和活塞腔2螺纹连接，上接头l的下端以m230
×
6的螺纹连接在活塞腔2内壁上，活塞腔2四周共计四个水眼13，活塞腔2下端通过螺纹与刀座6固定在一起；活塞4滑动连接在活塞腔2内，中心管3贯穿活塞4，中心管3位于整体结构中心线处，中心管3一端焊接在上接头上l内端侧壁上；
29.限位钢板15焊接在刀座6上，刀轴定位螺丝10将刀轴7固定，刀座6上规律分布8个水眼，刀翼8的一端通过刀轴7转动安装在刀座6上；
30.铰链9一端安装在铰链轴11上，用垫片螺母夹紧定位，铰链9另一端利用铰链螺杆12安装在刀翼8上，金刚石复合片16分布在刀翼8和铰链9上。
31.连杆5的一端穿过刀座6，并通过螺母固定在活塞4上，铰链轴11焊接在连杆5的另一端和下端部，连杆5穿过活塞14的部分为限位顶杆14。
32.刀翼8可更换，使用者可以根据孔径要求，更换不同长度的刀翼，适应钻孔的需求，刀翼8包括刀头801、刀片802和刀体803，刀头801焊接在刀片802的一端侧壁上，刀片802的另一端侧壁和刀体803进行焊接，刀体803的侧壁上分别开设有铰链螺杆安装孔804、刀轴安装孔805，刀轴安装孔805通过刀轴7和刀座6转动连接，铰链螺杆安装孔804通过铰链螺杆12和铰链9转动连接。
33.上接头1上端通过锥螺纹与钻杆连接，下方以m230
×
6的螺纹连接活塞腔2；活塞腔2四周共计四个水眼13，活塞腔2下端通过螺纹与刀座6固定在一起；活塞4在活塞腔2可上下活动，中心管3贯穿活塞4，中心管3位于整体结构中心线处，中心管3焊接在上接头上1；连杆5穿过刀座6，通过螺母固定在活塞4上，铰链轴11焊接在连杆5下端部，连杆5上部伸出部分为限位顶杆14；刀座6上规律分布8个水眼，刀翼8通过刀轴7安装在刀座6上；限位钢板15焊接在刀座6上；刀轴定位螺丝10将刀轴7固定；铰链9一端安装在铰链轴1l上，用垫片螺母夹紧定位，铰链9另一端利用铰链螺杆及螺母垫片12安装在刀翼8上；金刚石复合片16分布在刀翼8和铰链9上。
34.铰链式双翼掏穴钻头的工作原理钻井液由钻杆、上接头1、中心管3进入活塞腔2，推动活塞4向上运动；活塞4带动连杆5、铰链轴11一起向上移动，拉动铰链9一端向上移动，使铰链臂伸展，推动刀翼8展开，扩孔钻进完成后，钻井液停止输入，活塞腔2内的钻井液从水眼排出，活塞4失去压力，在刀翼8自身重力的作用下，铰链9缓慢收缩，拉动连杆5、活塞4向下移动，同时完成刀翼8回收，在刀翼8展开过程中，活塞腔2的四个水眼起分压作用，即刀翼8充分展开后，水眼开始分水，降低钻井液压力，限位顶杆14用于防止活塞4过度上行；限位钢板15用于限制铰链9过度伸展，进入上死点，造成刀翼无法回收，刀座6上的8个水眼用于冲洗并携带出钻头掏穴扩孔产生的大量岩屑和煤屑。
35.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种铰链式双翼掏穴钻头，包括：上接头(1)、活塞腔(2)、中心管(3)、活塞(4)、连杆(5)、刀座(6)、刀轴(7)、刀翼(8)、铰链(9)、刀轴定位螺丝(10)、铰链轴(11)、铰链螺杆(12)、水眼(13)、限位顶杆(14)、限位钢板(15)，其特征在于：所述上接头(1)上端通过锥螺纹与钻杆连接，下端和活塞腔(2)螺纹连接，所述活塞腔(2)四周共计四个水眼(13)，活塞腔(2)下端通过螺纹与刀座(6)固定在一起；活塞(4)滑动连接在活塞腔(2)内，中心管(3)贯穿活塞(4)，中心管(3)位于整体结构中心线处，中心管(3)一端焊接在上接头(1)上内端侧壁上；刀座(6)上规律分布8个水眼，刀翼(8)的一端通过刀轴(7)转动安装在刀座(6)上；铰链(9)一端安装在铰链轴(11)上，用垫片螺母夹紧定位，铰链(9)另一端利用铰链螺杆(12)安装在刀翼(8)上，金刚石复合片(16)分布在刀翼(8)和铰链(9)上。2.根据权利要求1所述的一种铰链式双翼掏穴钻头，其特征在于：所述上接头(1)的下端以m230
×
6的螺纹连接在活塞腔(2)内壁上。3.根据权利要求1所述的一种铰链式双翼掏穴钻头，其特征在于：所述连杆(5)的一端穿过刀座(6)，并通过螺母固定在活塞(4)上。4.根据权利要求1所述的一种铰链式双翼掏穴钻头，其特征在于：所述铰链轴(11)焊接在连杆(5)的另一端和下端部，连杆(5)穿过活塞(4)的部分为限位顶杆(14)。5.根据权利要求4所述的一种铰链式双翼掏穴钻头，其特征在于：所述限位钢板(15)焊接在刀座(6)上，刀轴定位螺丝(10)将刀轴(7)固定。6.根据权利要求5所述的一种铰链式双翼掏穴钻头，其特征在于：所述刀翼(8)包括刀头(801)、刀片(802)和刀体(803)，刀头(801)焊接在刀片(802)的一端侧壁上，刀片(802)的另一端侧壁和刀体(803)进行焊接。7.根据权利要求6所述的一种铰链式双翼掏穴钻头，其特征在于：所述刀体(803)的侧壁上分别开设有铰链螺杆安装孔(804)、刀轴安装孔(805)，刀轴安装孔(805)通过刀轴(7)和刀座(6)转动连接，铰链螺杆安装孔(804)通过铰链螺杆(12)和铰链(9)转动连接。

技术总结
本实用新型涉及煤层气开采技术领域，具体为一种铰链式双翼掏穴钻头，包括：上接头、活塞腔、中心管、活塞、连杆、刀座、刀轴、刀翼、铰链、刀轴定位螺丝、铰链轴、铰链螺杆、水眼、限位顶杆、限位钢板，所述上接头上端通过锥螺纹与钻杆连接，下端和活塞腔螺纹连接，所述活塞腔四周共计四个水眼，活塞腔下端通过螺纹与刀座固定在一起；活塞滑动连接在活塞腔内，中心管贯穿活塞，中心管位于整体结构中心线处，本实用新型采用铰链式结构来推动刀翼的展开和收缩，使刀翼在使用展开过程中更加平稳有力；限位顶杆和限位钢板组合使用，安全更有保障，两种限位方式充分保证铰链不能进入上死点，保障刀翼可顺利回收。可顺利回收。可顺利回收。


技术研发人员：张志罡 刘博 崔树德 焦成 张亦扬 杨延平 张佃伟 孟科 和喜军 赵文杰 阎冠欣 刘克林 万艳丽
受保护的技术使用者：平顶山五环实业有限公司
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/7/17