專利名稱：沖擊擠壓跟管鉆具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種成孔施工器具，具體是適用于在有一定粘性的、易壓縮的軟弱地層進行鉆孔施工的沖擊擠壓跟管鉆具。
背景技術：
現有跟管鉆具廣泛應用于地質勘探等場合。在滑坡治理、邊坡錨固等地質災害治理中，由于多數滑坡、邊坡地層條件比較復雜、破碎，很少有完整巖石，使用普通鉆頭施工很難直接成孔，導致鉆進成孔的難度很大，而潛孔錘跟管鉆進技術憑借其邊鉆進邊跟管護壁的優勢被廣泛應用。潛孔錘跟管鉆進是通過鉆具對巖體進行破碎，依靠高速高壓氣流將巖渣排出孔外形成鉆孔，同時套管同步跟進護壁。這種鉆具成孔方法在第四系覆蓋層鉆進效率高，應用很多，但是鉆進過程中當遇到潮濕、粘性的軟弱地層時，較大顆粒的巖粉因不斷聚積形成泥團，粘附于鉆具及鉆桿上不能順利的排出孔外，影響空氣暢通，最終導致氣流中斷，沖擊器不能正常工作，鉆進效率大大降低。這種排渣成孔的跟管鉆具在軟弱地層不適應。因此，現有跟管鉆具存在缺陷，需要進行改進。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種適宜在遇到潮濕、粘性的軟弱地層時進行鉆孔施工的沖擊擠壓跟管鉆具。本實用新型的沖擊擠壓跟管鉆具包括鉆桿、氣動沖擊器、套管、管靴和鉆頭體，所述氣動沖擊器位于套管內，所述鉆桿一端從套管一端穿入與氣動沖擊器一端相連接，所述管靴與套管另一端相連接，所述鉆頭體一端與氣動沖擊器傳動連接，所述鉆頭體另一端穿出管靴暴露在管靴外，其特征是所述鉆頭體由偏心導正器、偏心擠壓鉆頭塊和中心鉆頭構成，所述偏心導正器一端的外壁與管靴內壁相配合，所述偏心導正器一端與氣動沖擊器另一端傳動連接，所述偏心導正器通過偏心擠壓鉆頭塊與中心鉆頭傳動連接，所述偏心導正器具有限位塊，所述偏心擠壓鉆頭塊內具有與限位塊相配合的凹槽。本實用新型中所述偏心擠壓鉆頭塊還可以由串聯在一起且相互傳動連接的第一偏心擠壓鉆頭塊單元、第二偏心擠壓鉆頭塊單元和第三偏心擠壓鉆頭塊單元構成。這樣一來，擴孔的效果更加突出，鉆進速度更快，更能夠適合潮濕、粘性的軟弱地層進行鉆孔施工。本實用新型中所述氣動沖擊器的氣路出氣口可以穿過偏心導正器與管靴內壁空腔相連通。這樣設計后，就更能夠保證鉆孔工作過程中氣路不被意外堵塞、氣流保持通暢、 氣動沖擊器正常工作。本實用新型的基本技術解決方案是采用沖擊擠壓鉆孔的技術方法解決跟管鉆進過程中遇到潮濕、粘性軟弱地層時難以鉆進的問題。一種沖擊擠壓式跟管鉆具，由鉆頭體、 導正器、管靴、套管和鉆桿等組成，其中鉆頭體就是鉆具最前端鉆進成孔的主體，整體設計為錐形，由偏心擠壓鉆頭塊和中心鉆頭組成；導正器也稱連接器，就是連接鉆頭體和氣動沖擊器的部件，由于氣流只提供沖擊器工作動力，不需要排渣，因此導正器中進行的氣路設計，讓氣路的出氣口設計在導正器中部，即出氣口在管靴內部，這樣就能保證鉆孔工作過程中氣路不被堵塞、氣流保持通暢、氣動沖擊器正常工作，并且導正器與管靴配合，隨著鉆進帶動管靴及套管同步跟進。本實用新型鉆具的技術特征是當鉆具工作時，在鉆機的作用下鉆桿帶動鉆具順時針旋轉，偏心擠壓鉆頭塊在巖土摩擦力的作用下繞導正器偏心軸逆時針旋轉，偏心擠壓鉆頭塊各自展開擠壓，偏心擠壓鉆頭塊從下到上逐級擠壓擴孔，最終擴孔直徑大于套管外徑；當鉆具起下鉆時，鉆桿帶動鉆具逆時針旋轉，偏心擠壓鉆頭塊在巖土摩擦力的作用下繞導正器偏心軸順時針旋轉，偏心擠壓鉆頭塊回攏，此時鉆頭體最大外徑小于管靴內徑。本實用新型主要針對鉆孔過程中遇到軟弱地層的情況，軟弱地層強度低、可壓縮性高，依靠沖擊擠壓實現鉆進成孔，因此在鉆進過程中就不需要排渣，解決了潛孔錘跟管鉆進在遇到軟弱地層時由于排渣不暢、循環氣流中斷導致鉆進緩慢的問題，施工速度快、技術可靠，適用于在有一定粘性、易壓縮的軟弱地層進行造孔施工。與前述現有同類產品相比，本實用新型的沖擊擠壓跟管鉆具適宜在遇到潮濕、粘性的軟弱地層時進行鉆孔施工。本實用新型的內容結合以下實施例作更進一步的說明，但本實用新型的內容不僅限于實施例中所涉及的內容。
圖1是實施例中沖擊擠壓跟管鉆具鉆進狀態示意圖圖2是實施例中沖擊擠壓跟管鉆具提鉆狀態示意圖圖3是實施例中沖擊擠壓跟管鉆具的偏心擠壓鉆頭塊俯視圖圖4是附圖3偏心擠壓鉆頭塊俯視圖A-A向剖視圖圖5是實施例中沖擊擠壓跟管鉆具的導正器示意圖
具體實施方式
如圖1 5所示，本實施例中所述沖擊擠壓跟管鉆具包括鉆桿1、氣動沖擊器2、套管3、管靴4和鉆頭體，所述氣動沖擊器2位于套管3內，所述鉆桿1 一端從套管3 —端穿入與氣動沖擊器2 —端相連接，所述管靴4與套管3另一端相連接，所述鉆頭體一端與氣動沖擊器2傳動連接，所述鉆頭體另一端穿出管靴4暴露在管靴外，其特征是所述鉆頭體由偏心導正器5、偏心擠壓鉆頭塊和中心鉆頭6構成，所述偏心導正器5 —端的外壁與管靴4內壁相配合，所述偏心導正器5 —端與氣動沖擊器2另一端傳動連接，所述偏心導正器5通過偏心擠壓鉆頭塊與中心鉆頭6傳動連接，所述偏心導正器5具有限位塊7，所述偏心擠壓鉆頭塊內具有與限位塊7相配合的凹槽8。本實施例中所述偏心擠壓鉆頭塊由串聯在一起且相互傳動連接的第一偏心擠壓鉆頭塊單元9、第二偏心擠壓鉆頭塊單元10和第三偏心擠壓鉆頭塊單元11構成。本實施例中所述氣動沖擊器2的氣路出氣口 12穿過偏心導正器5與管靴4內壁空腔相連通。使用本實施例的沖擊擠壓跟管鉆具時，利用現有的鉆機為機體，先通過鉆機動力頭把鉆機回轉扭矩及鉆壓經鉆桿1、氣動沖擊器2、偏心軸導正器5傳至偏心擠壓鉆頭塊單元9、10、11和中心鉆頭6上，鉆頭體受軸向鉆壓壓入地層反轉時，偏心擠壓鉆頭塊單元9、10、11以偏心軸導正器5固定軸為中心逆向旋轉展開，各偏心擠壓鉆頭塊單元9、10、11逐步擠壓擴孔，最終擴孔直徑大于套管3直徑，鉆桿1傳遞的鉆壓和氣動沖擊器2的沖擊力同時作用在偏心軸導正器5上傳遞至鉆頭體，偏心軸導正器5上的限位塊7 (環形凸臺)與管靴上的凹槽8 (環形斜面臺)配合使管靴4帶著套管3與鉆具同步跟進。提鉆時停止沖擊，正轉鉆機，偏心擠壓鉆頭塊單元9、10、11在孔壁摩擦力作用下以偏心軸導正器5固定軸為中心反轉復位，偏心擠壓鉆頭塊單元9、10、11收攏，此時鉆頭體直徑小于管靴4的內徑，鉆桿1上提就可以提出鉆具，套管3留在孔內護壁形成鉆孔。本實施例通過鉆機的正反轉和孔壁的摩擦力來實現鉆頭體的展開和收攏，偏心擠壓鉆頭塊單元9、10、11展開和收攏位置的控制是通過偏心軸導正器5上固定軸的限位塊來控制。在鉆頭體的局部表面鑲有硬質合金齒，來延緩鉆頭體的磨損速度，提高鉆頭壽命。
權利要求1.一種沖擊擠壓跟管鉆具，包括鉆桿、氣動沖擊器、套管、管靴和鉆頭體，所述氣動沖擊器位于套管內，所述鉆桿一端從套管一端穿入與氣動沖擊器一端相連接，所述管靴與套管另一端相連接，所述鉆頭體一端與氣動沖擊器傳動連接，所述鉆頭體另一端穿出管靴暴露在管靴外，其特征是所述鉆頭體由偏心導正器、偏心擠壓鉆頭塊和中心鉆頭構成，所述偏心導正器一端的外壁與管靴內壁相配合，所述偏心導正器一端與氣動沖擊器另一端傳動連接，所述偏心導正器通過偏心擠壓鉆頭塊與中心鉆頭傳動連接，所述偏心導正器具有限位塊，所述偏心擠壓鉆頭塊內具有與限位塊相配合的凹槽。
2.如權利要求1所述的沖擊擠壓跟管鉆具，其特征是所述偏心擠壓鉆頭塊由串聯在一起且相互傳動連接的第一偏心擠壓鉆頭塊單元、第二偏心擠壓鉆頭塊單元和第三偏心擠壓鉆頭塊單元構成。
3.如權利要求1或2所述的沖擊擠壓跟管鉆具，其特征是所述氣動沖擊器的氣路出氣口穿過偏心導正器與管靴內壁空腔相連通。
專利摘要本實用新型涉及一種成孔施工器具，具體是適用于在有一定粘性的、易壓縮的軟弱地層進行鉆孔施工的沖擊擠壓跟管鉆具。該鉆具包括鉆桿、氣動沖擊器、套管、管靴和鉆頭體，氣動沖擊器位于套管內，鉆桿一端從套管一端穿入與氣動沖擊器一端相連接，管靴與套管另一端相連接，鉆頭體一端與氣動沖擊器傳動連接，鉆頭體另一端穿出管靴暴露在管靴外，其特征是鉆頭體由偏心導正器、偏心擠壓鉆頭塊和中心鉆頭構成，偏心導正器一端的外壁與管靴內壁相配合，偏心導正器一端與氣動沖擊器另一端傳動連接，偏心導正器通過偏心擠壓鉆頭塊與中心鉆頭傳動連接，偏心導正器具有限位塊，偏心擠壓鉆頭塊內具有與限位塊相配合的凹槽。
文檔編號E21B10/36GK202220557SQ20112032588
公開日2012年5月16日 申請日期2011年9月1日 優先權日2011年9月1日
發明者李子章, 羅宏保, 鄧偉 申請人:中國地質科學院探礦工藝研究所, 成都探礦技術研究開發公司