阅读说明：本技术 一种井下钻头及其使用方法 (A kind of downhole drill bit and its application method ) 是由 王建华 张瑞 沙涛 王剑 巫斌伟 张涛 梁鹏 计生卿 常力文 雷永飞 潘冬升 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：本申请涉及一种井下钻头和使用井下钻头的使用方法。所述井下钻头用于在煤系地层中钻孔,包括钻头主体和设置在所述钻头主体侧面的刀翼,钻头主体包括依基座和钻筒,基座的一端与钻筒固定连接,基座的另一端与外部驱动装置相连接,钻筒的侧面开设有通孔,钻筒在远离钻头主体的端部设有钻刀,钻筒的端部设有第一冲洗孔,在通孔内部,靠近基座的一端设有旋转装置,沿刀翼向外旋转的方向,刀翼的侧面上设有第二冲洗孔,旋转装置铰接于钻筒的内壁,旋转装置用于控制刀翼从通孔内向外旋转,以便到达指定位置。采用本申请的结构和使用方法可解决使钻头在工作过程中避免因高温和冲击摩擦造成的钻刀和刀翼的开裂的问题发生。(This application involves a kind of downhole drill bit and use the application method of downhole drill bit.The downhole drill bit in coal measure strata for drilling, including drill main body and the wing that the drill main body side is arranged in, drill main body includes according to pedestal and drilling pipe, one end of pedestal is fixedly connected with drilling pipe, the other end of pedestal is connected with external driver device, the side of drilling pipe offers through-hole, drilling pipe is equipped with drill in the end far from drill main body, the end of drilling pipe is equipped with the first flushing hole, inside through-hole, rotating device is equipped with close to one end of pedestal, along the direction that wing rotates outward, the side of wing is equipped with the second flushing hole, rotating device is articulated with the inner wall of drilling pipe, rotating device is rotated for controlling wing from through-hole from inside to outside, to reach designated position.The cracking generation of drill and wing caused by avoiding drill bit during the work time because of high temperature and impact friction can be solved the problems, such as using the structure and application method of the application.)

一种井下钻头及其使用方法

技术领域

本申请属于煤矿钻探领域，尤其是涉及一种井下钻头及其使用方法。

背景技术

在煤矿开采作业中，对煤系地层使用钻头进行扩孔开凿，扩孔到一定深度再判断煤系地层的密度和层面构造来设计进一步的开凿方案。

在煤系地层扩孔开凿的过程中，因为煤系地层高硬度特点，所以带硬质合金刀头的钻头因其优越的耐磨性能和良好的作业效率会被大量使用，传统的钻头包括多组钻刀以及设置在钻刀上的硬质合金刀头，通常情况下，硬质合金刀头会覆盖钻刀的切割面，钻头作业时钻刀和硬质合金刀头会同时冲击煤系地层，在冲击硬度较高的的煤系地层时，钻头会产生大量热量，在高温环境下，钻刀巨大的摩擦作业容易出现钻刀开裂的现象，影响了钻头的扩孔效率和使用寿命。

发明内容

为克服上述煤矿开采作业中，钻头在高温环境下存在的缺陷，本申请要解决的技术问题是提供一种能有效降低因冲击和摩擦产生高温，避免钻刀和刀翼出现开裂的问题的钻头以及钻头使用方法。

为解决上述技术问题，本申请的井下钻头包括钻头主体和设置在钻头主体侧面的刀翼，其中，钻头主体包括依次连接的基座和钻筒；其中，基座和钻筒为中空圆柱体结构，基座的一端与钻筒固定连接，基座的另一端与外部驱动装置相连接，而外部驱动装置用于控制基座沿径向转动；钻筒的侧面开设有通孔，钻筒在远离钻头主体的端部设有钻刀，钻刀用于在开凿扩孔之前，将所述钻头主体嵌入目标位置，钻筒的端部设有第一冲洗孔，第一冲洗孔通过水流对钻刀降温和清洁；在通孔内部，靠近基座的一端设有旋转装置，旋转装置与刀翼的端部相连接，刀翼的长度小于通孔沿钻筒轴向的长度，沿刀翼向外旋转的方向，刀翼的侧面上设有第二冲洗孔，第二冲洗孔通过水流对刀翼降温和清洁，旋转装置铰接于钻筒的内壁，旋转装置用于控制刀翼从通孔内向外旋转，以便到达指定位置。

可选的，刀翼与煤矿相接触的一个侧面边缘焊接有第一防磨合金，第一防磨合金为圆柱体结构。

可选的，钻刀在所述钻筒径向转动方向的侧面边缘焊接有第二防磨合金，第二防磨合金为圆柱体结构。

可选的，刀翼的旋转角度为0°-90°。

可选的，基座与所述钻筒为整体式结构。

可选的，刀翼与旋转装置为整体式结构。

可选的，刀翼沿刀翼长度方向宽度逐渐减小。

本申请的井下钻头的使用方法包括：

步骤一，将外部驱动装置与基座固定连接，外部驱动设备将钻头主体送入预设孔位。

步骤二，通入水流，单方向缓慢转动所述钻头主体，施加钻头主体前进压力，直至所述钻头主体达到目标位置；

启动旋转装置，等待刀翼从钻头主体的内部向外旋转，直至刀翼的轴线垂直于钻头主体的轴线；

步骤三，启动外部驱动装置，使钻头主体沿径向旋转，待钻头主体沿径向旋转，完成扩孔开凿作业；

步骤四，钻头主体到达预设井下深度，停止供水，钻头主体按原方向转动回撤，刀翼在回撤作用下收入通孔中，钻头主体从钻孔中撤出。

由以上技术方案可知，包括钻头主体和设置在所述钻头主体侧面的刀翼，钻头主体包括：基座，钻筒，通孔，钻刀，第一冲洗孔，所述刀翼包括：旋转装置，第二冲洗孔。刀翼与煤矿相接触的侧面边缘焊接第一防磨合金，钻刀在钻筒径向转动方向的侧面边缘焊接第二防磨合金，另外，刀翼上设有第二冲洗孔，钻筒上设有第一冲洗孔，这样有效的降低了钻头在旋转过程中因冲击和摩擦产生高温，避免了钻头主体在钻孔过程中钻刀和刀翼开裂的问题发生，进而提升钻头的掘进效率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请钻头主体结构示意图；

图2为本申请无刀翼的钻头主体结构示意图；

图3为本申请钻头主体侧面示意图；

图4为本申请基座示意图。

图示说明：1-钻头主体，2-刀翼，11-基座，12-钻筒，121-通孔，122-钻刀，123-旋转装置，124-第二防磨合金，125-第一冲洗孔，21-第一防磨合金，22-第二冲洗孔。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

一方面，如图1所示，本申请提供一种井下钻头，包括钻头主体1和设置在钻头主体1侧面的刀翼2，其中，所述钻头主体1包括依次连接的基座11和钻筒12；所述基座11和所述钻筒12为中空圆柱体结构，所述基座11的一端与所述钻筒12固定连接，所述基座11的另一端与外部驱动装置3相连接，如图4所示，优选的，所述外部驱动装置3与所述基座11采用螺接的方式连接固定，所述外部驱动装置3用于控制所述基座11沿径向转动；

如图2所示，所述钻筒12的侧面开设有通孔121，所述钻筒12在远离所述钻头主体1的端部设有钻刀122，所述钻刀122用于在开凿扩孔之前，将所述钻头主体1嵌入目标位置，所述钻筒12的端部设有第一冲洗孔125，所述第一冲洗孔125通过水流对所述钻刀122降温和清洁；在所述通孔121内部，靠近所述基座11的一端设有旋转装置123，所述旋转装置123与所述刀翼2的端部相连接，所述旋转装置123同时起到限位作用，使得所述刀翼2向外旋转的最大角度为90°，钻孔可以保持预设最大孔径，刀翼2的长度小于通孔121沿钻筒12轴向的长度，沿刀翼2向外旋转的方向，刀翼2的侧面上设有第二冲洗孔22，第二冲洗孔22通过水流对刀翼2降温和清洁，旋转装置123铰接于钻筒12的内壁，旋转装置123用于控制刀翼2从通孔121内向外旋转，以便到达指定位置。采用上述结构能够确保以固定孔径进行钻孔，钻孔的过程中降低了钻头在煤系地层中因冲击摩擦产生的温度从而避免了钻刀122和刀翼2开裂的问题发生，另外钻孔过程中，第一冲洗孔125和第二冲洗孔22对钻刀122和刀翼2保持清洁，提高了钻头掘进效率。

所述刀翼2与煤矿相接触的一个侧面边缘焊接有第一防磨合金21，第一防磨合金21为圆柱体结构，采用第一防磨合金21可以提高所述刀翼2的耐磨效果，延长所述刀翼2的使用寿命，第一防磨合金21设置为圆柱体结构排列在所述刀翼2与煤矿相接触的一个侧面边缘，增加了所述刀翼2与煤矿的咬合力和摩擦力，提高了井下钻头的掘进效率。

所述钻刀122在所述钻筒12径向转动方向的侧面边缘焊接有第二防磨合金124，所述第二防磨合金124为圆柱体结构，采用第二防磨合金124可以提高所述钻刀122的耐磨效果，延长所述钻刀122的使用寿命，第二防磨合金124设置为圆柱体结构排列在所述钻刀122沿所述钻筒12径向转动方向的侧面边缘，增加了所述钻刀122与煤矿的咬合力和摩擦力，提高了井下钻头的掘进效率。

如图3所示，所述刀翼的旋转角度为0°-90°，确保所述钻头在钻孔过程中最大的预设孔径。

所述基座与所述钻筒为整体式结构。确保所述外部驱动装置3能稳定的控制井下钻头进行钻孔作业。

所述刀翼2与所述旋转装置123为整体式结构。避免所述刀翼2与所述旋转装置123因松动导致所述刀翼2旋转角度不能保持在90°。

所述刀翼2沿刀翼2长度方向宽度逐渐减小。适度降低了所述刀翼2与煤矿的接触面积，提高了所述刀翼2的转动效率。

另一方面，本申请的井下钻头的使用方法包括如下几个步骤：

步骤一，将外部驱动装置3与基座11固定连接，外部驱动装置3将钻头主体1送入预设孔位。

步骤二，通入水流，单方向缓慢转动所述钻头主体1，施加钻头主体1前进压力，直至所述钻头主体1达到目标位置；

启动旋转装置122，等待刀翼2从钻头主体1的内部向外旋转，直至刀翼2的轴线垂直于钻头主体1的轴线；

步骤三，启动外部驱动装置3，使钻头主体1沿径向旋转，待钻头主体1沿径向旋转，完成扩孔开凿作业；

步骤四，钻头主体1到达预设井下深度，停止供水，钻头主体1按原方向转动回撤，刀翼2在回撤作用下收入通孔121中，钻头主体1从钻孔中撤出。

需要说明的是，本申请所表述的“第一”“第二”等词语，不是对具体顺序的限制，仅仅只是用于区分各个部件或功能。以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。