[实用新型]侧向伸缩式跟管钻具

说明书

侧向伸缩式跟管钻具，主要包括钻头本体、扩孔钻头及中心钻头，本实用新型扩孔钻头位于钻头本体与中心钻头之间，扩孔钻头的两侧面与钻头本体上开设的矩形槽配合滑动，扩孔钻头的圆柱销置于开设在中心钻头上的曲线控制槽内。当驱动跟管钻具正反转控制扩孔钻头伸出或缩回时，由于中心钻头底部存在着摩擦阻力，钻头本体与中心钻头发生相对转动，通过相互约束关系，产生了一个扩孔钻头伸出或缩回可移动的自由度。曲线控制槽的过渡曲线段和缩径曲线段，具有增力效应，能在孔底摩擦力不足或扩孔钻头卡滞的情况下，保证扩孔钻头的伸出或缩回，提高了跟管钻具的工作可靠性。

技术领域

本实用新型涉及侧向伸缩式跟管钻具，应用于岩土钻凿、水井施工等领域。

背景技术

潜孔锤在钻进不稳定地层时，通常采用跟管钻进工艺进行钻进，配套的跟管钻具最常用的就是单偏心跟管钻具，跟管钻进时扩孔部分的偏心钻头外径大于套管外径，钻孔完毕，反转钻具，扩孔部分的偏心钻头回缩，外径小于套管内径，提钻可从套管内孔中将钻具抽出。

单偏心跟管钻具在实际的使用中存在着一些问题。首先偏心钻头由于结构的非对称性，导致钻具包括钻头承受着非对称的力和力矩以及支撑反力等，这对钻具和钻头的使用有一定的影响，对钻孔的质量也会产生一定的影响，从而影响钻进跟管的能力；其次由于偏心钻头只存在单侧冲击和剪切的作用，这样就会一方面存在着钻进效率问题，一方面存在着早期磨损的问题，进而带来了维护成本高等一系列的问题。因而有必要解决单偏心跟管钻具存在的这些问题。

申请号为“CN201320665088.X”的专利文献公开了一种旋扩式同心潜孔跟管钻具，解决了偏心跟管钻具存在一些问题，但其结构较为复杂，零件较多，扩孔片靠自重缩回，存在着工作可靠性的问题。类似的申请号为“CN201210410945.1”的专利文献公开了一种同心滑块跟管钻具及中心钻头、导正器，其扩孔钻头均匀分布在中心钻头底部的周边，也克服了偏心跟管钻头主要缺陷，但同时也存在一定的可靠性的问题，由于滑块缺乏强制的驱动，驱动力小，滑块存在不收缩或部分收缩的可能性，这将导致跟管钻头有时不能顺利从套管中抽出；

申请号为“CN201220057944.9”的专利文献公开了一种偏心跟管钻具，是利用双偏心或三偏心布置的跟管钻具，也克服了单偏心跟管钻具的主要缺陷，与单偏心跟管钻具工作方式类似，也是利用钻具的正反转来控制跟管钻头的伸出和缩回的，但这种钻具由于钻头不存在主辅的关系，也就是说钻进扩孔的工作和正常钻进的工作是由共同的钻头冲击作用完成的，但由于扩孔大径的合金柱齿易于磨损，存在着早期破坏的问题，会影响跟管整个钻头正常使用寿命，因而这种双偏心或多偏心式构成的同心跟管钻具维护成本高，同时这种钻头在收缩时，由于结构的因素，会在偏心钻头底部间有开合的缝隙，一旦有颗粒性的岩屑进入就会影响其有效的缩回，同样存在着工作可靠性的问题。

申请号为“CN201320131953.2”的专利文献公开的一种甩块扩孔跟管钻具，也是采用双偏心或三偏心布置的跟管钻具，与上述专利CN201220057944.9不同的是，该专利将甩块扩片的位置由钻头底面提升至一定高度，有益于钻进时分级破碎岩石，提高钻进的效率，钻头形成了主辅关系，但这种形式的跟管钻具不利于冲击功的传递，而且用于扩孔的甩块扩片体积大，结构复杂，维护成本较高，其通过离心力来驱动甩块扩片的伸出和缩回，驱动力小，存在着很大的不确定性，所以也存在着工作可靠性的问题。

同时目前的跟管钻具还存在以下两个共同的问题：

1、由于跟管钻头，缺乏保径的结构，扩孔状态是靠驱动扭矩或者钻具的钻压保持的，但在扩孔钻进时，遇到地质条件极其复杂，特别是冲击力较大的工况下，扩孔钻头存在着回缩的概率，扩孔外径存在着一定的波动，影响了钻孔质量，势必增加了跟管的阻力，必然影响到了跟管深度，跟管效率，同时也易对管靴、套管等产生不良作用。