一种煤矿井下定向钻进可转换钻头和钻具组合及方法技术

本发明专利技术公开一种煤矿井下定向钻进可转换钻头和钻具组合及方法，可转换钻头包括钻头本体、导向体、固定环、弹簧和压环；钻头本体包括连接部和钻进部，连接部设有柱状开口，钻进部设有开口柱状腔体，钻进部内壁设置有转换滑道；导向体为一小直径柱状保径钻头体且位于开口柱状腔体内，导向体前端设置有切削齿和破岩水眼，周向设置有转换销，固定环固定在导向体上，弹簧通过压环安装在弹簧室内，压环端部设置有切削齿；转换销能沿转换滑道移动以使导向体能轴向移动形成凸状钻头或平面型钻头；本发明专利技术能够解决煤矿井下定向分支孔钻孔难以开分支、曲率半径大、分支轨迹难以控制、施工工艺复杂、效率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿井下定向钻进可转换钻头和钻具组合及方法
本专利技术属于煤矿井下定向钻孔
，具体涉及一种煤矿井下定向钻进可转换钻头和钻具组合及方法。
技术介绍
定向钻孔是煤矿井下瓦斯抽采的主要方式。随着煤矿开采深度和采掘强度增加，瓦斯问题日益突出，为高效抽采瓦斯，近年来井下定向钻进技术水平的不断发展，煤矿井下多分支孔技术得到了迅速推广应用，目前主要依靠弯螺杆滑动钻进进行分支孔施工，开孔难度大，分支孔曲率半径大，孔眼轨迹不规则、施工工艺复杂、钻进效率低。另外水平井分段压裂技术在地面煤层气开发中应用效果显著，井下常以分支孔为导眼进行长钻孔分段压裂，由于现有分支孔技术的限制，压裂时压裂液滤失大，分段受限，难以达到预期效果，急需新的分支孔施工技术来提高压裂改造效果。煤矿井下煤层树状钻孔复合压裂均匀增透的方法(CN105156086A)、煤矿井下水力喷射树状钻孔组合钻具(CN105089500A)、煤矿井下煤层树状钻孔复合压裂均匀增透的方法(CN105156086A)、水力化小曲率拐弯钻机应用研究(煤矿机械，2018，39(7):126-128)和基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤矿井下定向钻进可转换钻头，其特征在于，包括钻头本体(1)、设在钻头本体(1)内且与钻头本体(1)同轴的导向体(2)、位于导向体(2)和钻头本体(1)之间且沿轴向依次布设的转换销(3)、固定环(4)、弹簧(5)和压环(6)；/n所述钻头本体(1)两端分别为连接部和钻进部，在连接部设有柱状开口(1-1)，在钻进部设有开口柱状腔体(1-2)，柱状开口(1-1)和开口柱状腔体(1-2)同轴且开口方向相反，在柱状开口(1-1)和开口柱状腔体(1-2)之间设有挡壁(1-3)，在挡壁(1-3)上设有压力室导入通孔(1-4)，挡壁(1-3)和导向体(2)之间的空间为压力室，压力室导入通孔(1-4)能...

【技术特征摘要】
1.一种煤矿井下定向钻进可转换钻头，其特征在于，包括钻头本体(1)、设在钻头本体(1)内且与钻头本体(1)同轴的导向体(2)、位于导向体(2)和钻头本体(1)之间且沿轴向依次布设的转换销(3)、固定环(4)、弹簧(5)和压环(6)；
所述钻头本体(1)两端分别为连接部和钻进部，在连接部设有柱状开口(1-1)，在钻进部设有开口柱状腔体(1-2)，柱状开口(1-1)和开口柱状腔体(1-2)同轴且开口方向相反，在柱状开口(1-1)和开口柱状腔体(1-2)之间设有挡壁(1-3)，在挡壁(1-3)上设有压力室导入通孔(1-4)，挡壁(1-3)和导向体(2)之间的空间为压力室，压力室导入通孔(1-4)能连通柱状开口(1-1)和压力室；所述钻进部侧壁设有扩眼水眼(1-5)，扩眼水眼(1-5)连通柱状开口(1-1)和钻进部的钻进端；所述钻进部内壁设有凹槽状的转换滑道(1-6)，且该转换滑道(1-6)为M形周期结构沿钻进部内壁周向布设；在钻进部内壁还设有与扩眼水眼(1-5)相对的转换通孔(1-7)；
所述导向体(2)同轴设在开口柱状腔体(1-2)内，转换销(3)固定在导向体(2)侧壁上且位于转换滑道(1-6)内；固定环(4)固定套导向体(2)侧壁，压环(6)套在导向体(2)外且压环(6)固定在钻进部的钻进端内壁，在固定环(4)和压环(6)之间设置所述弹簧(5)且弹簧(5)套在导向体(2)上；在导向体(2)上设有破岩水眼(2-1)；
所述转换滑道(1-6)上的拐点包括收缩定位拐点(1-8)、伸出定位拐点(1-9)和转换拐点(1-10)，收缩定位拐点(1-8)和伸出定位拐点(1-9)沿钻进部内壁周向依次交替布设，并在收缩定位拐点(1-8)和伸出定位拐点(1-9)之间设有转换拐点(1-10)，且收缩定位拐点(1-8)、伸出定位拐点(1-9)和转换拐点(1-10)距挡壁(1-3)的距离依次增大；压力室压力增大能推动导向体(2)轴向移动至转换销(3)位于伸出定位拐点(1-9)同时导向体(2)伸出钻进部端面使钻头钻进端面呈凸状进行扩眼钻进；压力室压力继续增大能使导向体(2)继续轴向移动至转换销(3)移至转换拐点(1-10)，压力室压力降低后弹簧(5)能推动固定环(4)带动导向体(2)回移至转换销(3)移至收缩定位拐点(1-8)使钻头钻进端面呈平面后进行造斜钻进。


2.如权利要求1所述的煤矿井下定向钻进可转换钻头，其特征在于，当转换销(3)位于伸出定位拐点(1-9)且导向体(2)伸出钻进部端面使钻头钻进端面呈凸状时，转换通孔(1-7)能连通压力室和扩眼水眼(1-5)；当转换销(3)移至收缩定位拐点(1-8)使钻头钻进端面呈平面时，转换通孔(1-7)能连通破岩水眼(2-1)和扩眼水眼(1-5)。


3.如权利要求1所述的煤矿井下定向钻进可转换钻头，其特征在于，所述拐点处的转换滑道(1-6)的两边对应内拐点和外拐点，内拐点所在钻进部内壁的母线和外拐点所在钻进部内壁的母线不同，外拐点所在钻进部内壁的母线更靠近转换销(3)将移至的下一个拐点所在钻进部内壁的母线，以使转换销(3)只能沿转换滑道(1-6)前进而不能后退；
所述转换拐点(1-10)对应转换拐点(1-10)内拐点和转换拐点(1-10)外拐点，且转换拐点(1-10)外拐点比转换拐点(1-10)内拐点更靠近钻进部的钻进端；
所述收缩定位拐点(1-8)对应收缩定位拐点(1-8)内拐点和收缩定位拐点(1-8)外拐点，且收缩定位拐点(1-8)内拐点比收缩定位拐点(1-8)外拐点更靠近钻进部的钻进端；
所述伸出定位拐点(1-9)对应伸出定位拐点(1-9)内拐点和伸出定位拐点(1-9)外拐点，且伸出定位拐点(1-9)内拐点比伸出定位拐点(1-9)外拐点更靠近钻进部的钻进端。


4.如权利要求1所述的煤矿井下定向钻进可转换钻头，其特征在于，所述连接部外壁为锥段以与钻杆连接，连接部内壁为柱状以形成所述柱状开口(1-1)；
所述钻进部外壁为圆柱状，钻进部内壁为圆柱状以形成所述开口柱状腔体(1-2)；
柱状开口(1-1)的内径小于...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞涛，舒建生，许耀波，李浩哲，杜天林，刘柏根，吴智峰，程斌，
申请(专利权)人：中煤科工集团西安研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61