[实用新型]一种嵌固仿生喷嘴的多级扩孔钻具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种嵌固仿生喷嘴的多级扩孔钻具。

背景技术

注浆(Injection Grout),又称为灌浆(Grouting)，它是使用压送设备(如注浆泵等)将由若干材料按照一定比例配置而成的浆液灌入地质体(岩土体)结构面的缝隙或孔隙内，并使其扩散、胶凝或固化以达到加固地质体(岩土体)或防渗堵漏的目的。注浆依据注浆压力可分为静压注浆和高压喷射注浆两大类，目前已广泛应用于水利水电、矿山、交通、建筑等工程领域的岩土加固防渗及地质灾害治理等诸多方面。对于注浆施工、锚杆/锚索施工、钻孔灌注桩施工，以及天然气水合物、油页岩、页岩气、石油/天然气、地下水等的勘探或开采而言，通常采取的工艺流程的第一步都是按要求钻成一定规格的孔(井)，从而为后续向岩土体中注入浆液、插入锚杆/锚索、下放钢筋笼浇筑成桩，或是下入相适宜的勘探或开采装备等做准备。在实施钻孔的过程中，有时可能会因一些不可预见的因素(如：由于钻遇复杂地层使得孔壁不稳定而导致出现钻孔缩径、坍塌等)；或是由于甲方临时变更钻孔设计的要求，为了满足甲方提出的钻孔设计要求，就需要对先前已钻成的小径钻孔进行扩孔以增大其孔径，这就需要用到扩孔器(或称为扩孔钻头)及与之相适宜的扩孔钻进工艺方法。目前采用的扩孔钻进方法，主要是依靠钻机带动钻具回转的方式进行扩孔作业的，该方法获得的钻进效率和现有扩孔器的切削碎岩能力均有限。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种嵌固仿生喷嘴的多级扩孔钻具，解决现有技术的不足。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种嵌固仿生喷嘴的多级扩孔钻具，其包括扩孔导向器、多级扩孔器和冲击器；所述多级扩孔器的一端与所述扩孔导向器的一端之间通过螺纹密封连接，所述多级扩孔器的另一端与所述冲击器的一端之间通过螺纹密封连接；所述多级扩孔器包括钻头本体、切削环；所述钻头本体内部设有贯通整个所述钻头本体的中心通道；所述切削环设为多级(多层)，多级所述切削环设置在所述钻头本体的中部，且多级所述切削环的切削直径沿扩孔作业的方向递减；每级所述切削环由沿所述钻头本体的周向均匀布设的多个切削单元组成；每级所述切削环中相邻的所述切削单元之间设有用于将所述钻头本体内部以正循环方式不断循环着的有压浆液排出的倾斜状的贯通孔；至少有一个所述贯通孔的出口端嵌固有仿生喷嘴。

本实用新型的有益效果是：能同时利用从底部喷嘴与若干个仿生喷嘴出口高速喷出的高压射流分别对处于孔底和孔壁周遭的岩土体进行超前(预)冲蚀破碎以辅助底部切削齿与多级扩孔器实现扩孔钻进,可达到有效提升扩孔钻进的作业效率、冷却切削齿和切削具，以及改善孔内岩屑的排除效果等多重目的。

进一步：所述扩孔导向器包括扩孔导向器钢体、侧壁保径齿和底部切削齿；所述侧壁保径齿嵌固于所述扩孔导向器钢体的侧壁面上；所述底部切削齿嵌固于所述扩孔导向器钢体远离所述多级扩孔器的底面上。

进一步：所述扩孔导向器的内部设有与所述钻头本体的中心通道相连通的中心浆液流道；所述扩孔导向器内部远离所述多级扩孔器的下部位置处设有与所述中心浆液流道相连通的底部喷嘴。

进一步：所述底部喷嘴出口的孔径比所述仿生喷嘴出口的孔径小5至20mm。

进一步：所述切削单元包括切削具、钢体和孕镶金刚石条；所述钢体固定在所述钻头本体外侧的圆周面上；所述切削具嵌固于所述钢体上；所述孕镶金刚石条设置在所述钢体的外侧。

进一步：多级所述切削环为靠近所述冲击器的二级切削环和靠近所述扩孔导向器的一级切削环；所述一级切削环与所述二级切削环之间相距20至70cm。

进一步：所述仿生喷嘴与所述贯通孔一体成型，或所述仿生喷嘴通过螺纹、焊接或过盈配合的固定方式嵌固于所述贯通孔的出口端处。

进一步：所述贯通孔的轴线与所述钻头本体的轴线之间的夹角为30°至60°。

进一步：所述冲击器为扭力冲击器或液动冲击器。

进一步：所述仿生喷嘴的中部设有内腔，所述内腔的内壁面上设有若干个仿生环槽；所述内腔的内壁面上均匀设有若干个仿生环槽；所述仿生喷嘴的一端设有与所述内腔相连通的仿生喷嘴入口，所述仿生喷嘴的另一端设有与所述内腔相连通的仿生喷嘴出口，且所述仿生喷嘴入口的直径大于所述仿生喷嘴出口的直径。

附图说明

图1-1为连接扭力冲击器时多级扩孔钻具整体的三维模型示意图；

图1-2为连接液动冲击器时多级扩孔钻具整体的三维模型示意图；