[实用新型]内螺旋筒式组合岩石钻具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种内螺旋筒式组合岩石钻具，适用于钻成孔施工作业。

背景技术

在旋挖钻机钻进施工过程中钻具的选择至关重要。在硬岩地层钻进工况下，可以选用筒式岩石钻具及短螺旋钻具，但在实际应用过程中，均存在着影响钻进效率和成孔质量的问题。普通筒式岩石钻具的工作原理是钻具外筒体下方的切削工具在地层中切割出一个环形槽，在提钻时利用钻机上提拉力拉断岩心，岩心依靠岩屑之间的粘附和卡堵被钻具携带到地表后卸除。其优点是施加在切削工具上的比压力大，切削效率高，但是在旋挖钻进成孔过程中由于钻孔机能力、岩心长径比及地层特性等原因，常会出现无法拉断岩心，或是岩屑在提钻过程中脱落的情况。短螺旋钻具利用沿螺旋叶片布置的切削工具可有效破碎岩心，但常会出现岩渣从叶片外侧脱落的情况。因此目前在大口径旋挖钻进施工过程中目前通常采用分级组合钻进的工法，即先采用小规格的筒式岩石钻具切削并取出岩心，随后再使用大规格的螺旋钻具完成扩孔工作，最后再使用清孔钻头完成成孔工作，工序复杂，效率低下。

在此种情况下，需要研究新型式的岩石钻具，有效解决硬岩地层钻进以及携带岩心的问题，简化工作步骤，提高钻进效率。

发明内容

为了解决目前硬岩地层旋挖钻进施工工序复杂及钻进困难、难以有效携带岩心的问题，本实用新型提供一种内螺旋筒式组合岩石钻具，该钻具可完成钻孔、碎岩、成孔的工作。

该钻具由连接法兰1、加强筋2、连接盖板3、外筒体4、耐磨条5、芯轴连接板6、螺旋芯轴7、螺旋叶片8、切削工具9、贯通开口10组成，所述外筒体通过连接盖板与连接法兰固定连接。螺旋芯轴与外筒体完全同心，通过芯轴连接板与连接法兰固定连接。螺旋叶片的内侧与芯轴固定连接，外侧与外筒体的内壁固定连接。数个螺旋叶片沿圆周方向均匀布置。所述切削工具分别固定在外筒体与螺旋叶片的下端。

优选地，所述螺旋叶片上的切削工具的下端高于外筒体上切削工具的下端。

优选地，所述螺旋叶片设置为两片，对称布置。

优选地，所述若干个耐磨条分为2至3组，圆周方向均匀布置，每组耐磨条自上而下延轴向方向均匀间隔布置。

所述贯通开口在圆周方向上均匀布置在各组耐磨条之间的空隙内。

优选地，各贯通开口的位置设置在筒体的不同高度位置。

外筒超前钻进，利用外筒体上的切削工具相对于螺旋叶片上的切削工具的高度差和径向位置差，实现分级钻进、破碎的功能。外筒体上切削工具先切削地层，利用外筒体上切削工具较大的比压力先克服地层围压切削地层，岩心进入外筒体内部后螺旋叶片上的切削工具开始对去除围压之后的岩心进行破碎切削，破碎后的岩心沿螺旋叶片导向进入筒体内壁与芯轴之间的空间内。在提钻过程中，相比起相同外径规格的单筒体的筒式岩石钻具，内螺旋筒式组合岩石钻具在切削岩层之后对岩心进行了破碎，所需拉力大幅降低。芯轴与筒体内壁之间的岩心依靠芯轴以及外筒体内壁之间的摩擦力及卡阻力携带到地面，外筒体内表面与螺旋芯轴外表面及螺旋叶片组成相对封闭的环形空间，此设计减小了筒体内部空间，增大了岩心的长径比，提高了提钻过程中发生岩心楔形卡堵的几率，便于携带岩心。

本实用新型的有益效果是一种钻具实现多种功能，改善取心效果，简化施工工序，提高钻进效率，有效降低成本。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

图1为内螺旋筒式组合岩石钻具的正视结构示意图。

图2为内螺旋筒式组合岩石钻具的仰视结构示意图。

图中1.连接法兰，2.加强筋，3.连接盖板，4.外筒体，5.耐磨条，6.芯轴连接板，7.螺旋芯轴，8.螺旋叶片，9.切削工具，10.贯通开口。

具体实施方式

一种内螺旋筒式组合岩石钻具，包括连接法兰1、加强筋2、连接盖板3、外筒体4、耐磨条5、芯轴连接板6、螺旋芯轴7、螺旋叶片8、切削工具9、贯通开口10。连接法兰1根据钻机配套，一般为方形，其上有连接穿销孔，通过销轴与钻机钻杆相连接。连接法兰1与加强筋2、连接盖板3固定在一起，连接法兰1在圆形连接盖板3的中心部位，与连接盖板水平面保证垂直，外筒体4上端与连接盖板3固定为一体，连接法兰1同心，螺旋芯轴7、芯轴连接板6与连接法兰1固定为一体，保证螺旋芯轴7与外筒体4保持同心，并且保证与连接盖板的垂直度。螺旋叶片8与螺旋芯轴7固定为一体。在外筒体4的外壁沿圆周方向均匀地布置有2至3组耐磨条5，每组耐磨条若干条，耐磨条5起到抗磨、扶正钻具的作用，在外筒体4和螺旋叶片8的下部均固定有数个切削工具9，切削工具9交错布置，切削岩层。