一种用于软地质层加固的改进钻具.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410418756.8

申请日:

2014.08.25

公开号:

CN104196450A

公开日:

2014.12.10

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):E21B 7/04申请公布日:20141210|||实质审查的生效IPC(主分类):E21B 7/04申请日:20140825|||公开

IPC分类号:

E21B7/04; E21B7/18; E21B21/00; E21B17/00

主分类号:

E21B7/04

申请人:

江苏长城石油装备制造有限公司

发明人:

郭健; 郭小芳

地址:

224043 江苏省盐城市盐都区大冈冶金机械工业园区

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明涉及一种用于软地质层加固的改进钻具,该钻具包括钻具头(1)、空心状钻杆、圆柱形筒(6)。在所述圆柱形筒(6)内盛装高于冲洗液,在所述圆柱形筒(6)上具有高压冲洗液进口(10),所述高压冲洗液进口(10)通过管道连接弹簧冲洗喷嘴(4),在所述圆环形锚锭块(5)外周边沿均布且固定连接有若干个弹簧(13),所述弹簧(13)通过连接块(3)焊接有针状多指固定抓(2),所述针状多指固定抓(2)由镍铜合金制成,所述钻具头(1)由镍钛合金制成,所述钻具头(1)和所述空心钻杆(12)穿过所述圆环形锚锭块(5)中心的孔,所述钻杆圆盘(8)上的所述钻杆圆盘突起(7)与所述圆环形锚锭块(5)上相应的凹坑承插接合,所述钻具头(1)最大直径与所述圆环形锚锭块(5)的外径之比为3∶5-7。

权利要求书

1.  一种用于软地质层加固的改进钻具,其特征在于,该钻具包括钻具头(1),所述钻具头(1)的后部与空心状钻杆(12)的一端承插连接,所述空心钻杆(12)插入所述钻具头(1)的前端封闭,所述空心钻杆(12)侧壁上分布有钻具头冲洗嘴喷(15),所述空心钻杆(12)的前部杆身上固定有环形的钻杆圆盘(8),所述钻杆圆盘(8)朝向所述钻具头(1)的一侧具有钻杆圆盘突起(7),所述钻杆圆盘(8)背向所述钻具头(1)的一侧为倾斜状,方便所述空心钻杆(12)的拔出;锚杆(11)的一端固定在圆环形锚锭块(5)上,圆柱形筒(6)与两个锚杆(11)焊接在一起,在所述圆柱形筒(6)上具有高压弹簧冲洗液进口(9),在所述圆柱形筒(6)内盛装高于冲洗液,在所述圆柱形筒(6)上具有高压冲洗液进口(10),所述高压冲洗液进口(10)通过管道连接弹簧冲洗喷嘴(4),在所述圆环形锚锭块(5)外周边沿均布且固定连接有若干个弹簧(13),所述弹簧(13)通过连接块(3)焊接有针状多指固定抓(2),所述针状多指固定抓(2)由镍铜合金制成,所述钻具头(1)由镍钛合金制成,所述钻具头(1)和所述空心钻杆(12)穿过所述圆环形锚锭块(5)中心的孔,所述钻杆圆盘(8)上的所述钻杆圆盘突起(7)与所述圆环形锚锭块(5)上相应的凹坑承插接合,所述钻具头(1)最大直径与所述圆环形锚锭块(5)的外径之比为3∶5-7。

2.
  如权利要求1所述的改进钻具,其特征在于:所述钻具头(1)最大直径与所述圆环形锚锭块(5)的外径之比为3∶5-6。

3.
  如权利要求2所述的改进钻具,其特征在于:所述钻具头(1)最大直径与所述圆环形锚锭块(5)的外径之比为3∶6。

4.
  如权利要求2所述的改进钻具,其特征在于:所述钻具头(1)最大直径与所述圆环形锚锭块(5)的外径之比为3∶5。

5.
  如权利要求1所述的改进钻具,其特征在于:所述弹簧(13)在自然状态下的长度是所述空心钻杆(12)长度的至少70%。

6.
  如权利要求5所述的改进钻具,其特征在于:所述弹簧(13)在自然状态下的长度是所述空心钻杆(12)长度的至少80%。

7.
  如权利要求1所述的改进钻具,其特征在于:所述弹簧(13)在自然状态下的长度是所述空心钻杆(12)长度的85%。

8.
  如权利要求1所述的改进钻具,其特征在于:所述弹簧(13)在自然状态下 的长度是所述空心钻杆(12)长度的90%。

9.
  如权利要求1-8任一项所述的改进钻具的应用,其特征在于:所述钻具能用于软地质层加固,采用所述弹簧,增设了圆柱形筒以及高压冲洗喷嘴,能提高钻进效率至少30%。

10.
  如权利要求10所述的应用,其特征在于:所述改进钻具的钻进效率提高35%。

说明书

一种用于软地质层加固的改进钻具
技术领域
本发明涉及钻井钻头领域,特别涉及一种用于软地质层加固的改进钻具。
背景技术
软土层具有厚度大、承载力低、易产生不均匀沉陷和砂土液化的不良特性。因此地基土稳定性差,通常包括亚粘土、粘土、亚砂土及粉细砂组成,呈交互状和透镜状,并含大量有机质和淤泥质。在土体为滨海相、河相、淤泥质软弱土层、冲积的松散砂土层,常规的钻孔桩加内支撑的支护技术安全性低,造价高对环境有污染。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的缺点,在现有技术的基础上改进了钻具结构,本发明针对上述困难设计出一种用于软地质层加固的改进钻具,钻具施工可以有效改善对土体的锚固施工。
本发明为了解决现有技术问题,采用如下技术方案,一种用于软地质层加固的改进钻具,该钻具包括钻具头,所述钻具头的后部与空心状钻杆的一端承插连接,所述空心钻杆插入所述钻具头的前端封闭,所述空心钻杆侧壁上分布有钻具头冲洗嘴喷,所述空心钻杆的前部杆身上固定有环形的钻杆圆盘,所述钻杆圆盘朝向所述钻具头的一侧具有钻杆圆盘突起,所述钻杆圆盘背向所述钻具头的一侧为倾斜状,方便所述空心钻杆的拔出;锚杆的一端固定在圆环形锚锭块上,圆柱形筒与两个锚杆焊接在一起,在所述圆柱形筒上具有高压弹簧冲洗液进口,在所述圆柱形筒内盛装高于冲洗液,在所述圆柱形筒上具有高压冲洗液进口,所述高压冲洗液进口通过管道连接弹簧冲洗喷嘴,在所述圆环形锚锭块外周边沿均布且固定连接有若干个弹簧,所述弹簧通过连接块焊接有针状多指固定抓,所述针状多指固定抓由镍铜合金制成,所述钻具头由镍钛合金制成,所述钻具头和所述空心钻杆穿过所述圆环形锚锭块中心的孔,所述钻杆圆盘上的所述钻杆圆盘突起与所述圆环形锚锭块上相应的凹坑承插接合,所述钻具头最大直径与所述圆环形锚锭块的外径之比为3∶5-7。
优选,所述钻具头最大直径与所述圆环形锚锭块的外径之比为3∶5。
优选,所述改进钻具的钻进效率提高至少30%,优选35%,更有选40%。
优选,所述弹簧在自然状态下的长度是所述空心钻杆长度的至少70%,优选80%,90%,85%,75%。
技术效果
本发明具有的优点和积极效果:
首先利用了针状多指固定抓,在钻进施工过程中,在弹簧弹力作用下,充分且牢固地固定钻具,避免了钻进过程偏斜与塌陷,还充分考虑了弹簧积聚导致的弹力不能施行有效推进力的问题,增设了圆柱形筒,其上具有高压冲洗液进口,高压冲洗液进口通过管道连接弹簧冲洗喷嘴,能有效地提高钻进效率至少30%。
另外本发明还设置了圆柱形筒,不仅能装大量高压冲水,还能起到普通软土层体锚定施工的旋转喷射及带搅拌的钻具中固定圆环的作用,极大的提高了工作效率。且采用了循环钻孔施工,在孔口设置护筒并保持一定水头压力,避免钻进过程中塌孔。钻进过程中泥浆从钻杆与孔壁之间流入孔底,由泥浆泵将孔底的泥浆从钻杆中心抽到泥浆池,与此同时,泥浆又返回孔内形成循环。
附图说明
图1一种用于软地质层加固的改进钻具示意图;
附图标记:1 钻具头,2 针状多指固定抓,3 连接块,4 弹簧冲洗喷嘴,5圆环形锚锭块,6 圆柱形筒,7 钻杆盘突起,8 钻杆圆盘,9 高压弹簧冲洗液进口,10 高压冲洗液进口,11 锚杆,12 空心状钻杆,13 弹簧,14 钻具头冲洗液进口,15 钻具头冲洗喷嘴。
具体实施方式
实施例1
一种用于软地质层加固的改进钻具,该钻具包括钻具头(1),所述钻具头(1)的后部与空心状钻杆(12)的一端承插连接,所述空心钻杆(12)插入所述钻具头(1)的前端封闭,所述空心钻杆(12)侧壁上分布有钻具头冲洗嘴喷(15),所述空心钻杆(12)的前部杆身上固定有环形的钻杆圆盘(8),所述钻杆圆盘(8)朝向所述钻具头(1)的一侧具有钻杆圆盘突起(7),所述钻杆圆盘(8)背向所述钻具头(1)的一侧为倾斜状,方便所述空心钻杆(12)的拔出;锚杆(11)的一端固定在圆环形锚锭块(5)上,圆柱形筒(6)与两个锚杆(11)焊接在一起,在所述圆柱形筒(6)上具有高压弹簧冲洗液进口(9),在 所述圆柱形筒(6)内盛装高于冲洗液,在所述圆柱形筒(6)上具有高压冲洗液进口(10),所述高压冲洗液进口(10)通过管道连接弹簧冲洗喷嘴(4),在所述圆环形锚锭块(5)外周边沿均布且固定连接有4个弹簧(13),所述弹簧(13)通过连接块(3)焊接有针状多指固定抓(2),所述针状多指固定抓(2)由镍铜合金制成,所述钻具头(1)由镍钛合金制成,所述钻具头(1)和所述空心钻杆(12)穿过所述圆环形锚锭块(5)中心的孔,所述钻杆圆盘(8)上的所述钻杆圆盘突起(7)与所述圆环形锚锭块(5)上相应的凹坑承插接合,所述钻具头(1)最大直径与所述圆环形锚锭块(5)的外径之比为3∶6。
实施例2
一种用于软地质层加固的改进钻具,该钻具包括钻具头(1),所述钻具头(1)的后部与空心状钻杆(12)的一端承插连接,所述空心钻杆(12)插入所述钻具头(1)的前端封闭,所述空心钻杆(12)侧壁上分布有钻具头冲洗嘴喷(15),所述空心钻杆(12)的前部杆身上固定有环形的钻杆圆盘(8),所述钻杆圆盘(8)朝向所述钻具头(1)的一侧具有钻杆圆盘突起(7),所述钻杆圆盘(8)背向所述钻具头(1)的一侧为倾斜状,方便所述空心钻杆(12)的拔出;锚杆(11)的一端固定在圆环形锚锭块(5)上,圆柱形筒(6)与两个锚杆(11)焊接在一起,在所述圆柱形筒(6)上具有高压弹簧冲洗液进口(9),在所述圆柱形筒(6)内盛装高于冲洗液,在所述圆柱形筒(6)上具有高压冲洗液进口(10),所述高压冲洗液进口(10)通过管道连接弹簧冲洗喷嘴(4),在所述圆环形锚锭块(5)外周边沿均布且固定连接有3个弹簧(13),所述弹簧(13)通过连接块(3)焊接有针状多指固定抓(2),所述针状多指固定抓(2)由镍铜合金制成,所述钻具头(1)由镍钛合金制成,所述钻具头(1)和所述空心钻杆(12)穿过所述圆环形锚锭块(5)中心的孔,所述钻杆圆盘(8)上的所述钻杆圆盘突起(7)与所述圆环形锚锭块(5)上相应的凹坑承插接合,所述钻具头(1)最大直径与所述圆环形锚锭块(5)的外径之比为3∶5。

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1、10申请公布号CN104196450A43申请公布日20141210CN104196450A21申请号201410418756822申请日20140825E21B7/04200601E21B7/18200601E21B21/00200601E21B17/0020060171申请人江苏长城石油装备制造有限公司地址224043江苏省盐城市盐都区大冈冶金机械工业园区72发明人郭健郭小芳54发明名称一种用于软地质层加固的改进钻具57摘要本发明涉及一种用于软地质层加固的改进钻具,该钻具包括钻具头1、空心状钻杆、圆柱形筒6。在所述圆柱形筒6内盛装高于冲洗液,在所述圆柱形筒6上具有高压冲洗液进口10,所述高。

2、压冲洗液进口10通过管道连接弹簧冲洗喷嘴4,在所述圆环形锚锭块5外周边沿均布且固定连接有若干个弹簧13,所述弹簧13通过连接块3焊接有针状多指固定抓2,所述针状多指固定抓2由镍铜合金制成,所述钻具头1由镍钛合金制成,所述钻具头1和所述空心钻杆12穿过所述圆环形锚锭块5中心的孔,所述钻杆圆盘8上的所述钻杆圆盘突起7与所述圆环形锚锭块5上相应的凹坑承插接合,所述钻具头1最大直径与所述圆环形锚锭块5的外径之比为357。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页10申请公布号CN104196450ACN10419645。

3、0A1/1页21一种用于软地质层加固的改进钻具,其特征在于,该钻具包括钻具头1,所述钻具头1的后部与空心状钻杆12的一端承插连接,所述空心钻杆12插入所述钻具头1的前端封闭,所述空心钻杆12侧壁上分布有钻具头冲洗嘴喷15,所述空心钻杆12的前部杆身上固定有环形的钻杆圆盘8,所述钻杆圆盘8朝向所述钻具头1的一侧具有钻杆圆盘突起7,所述钻杆圆盘8背向所述钻具头1的一侧为倾斜状,方便所述空心钻杆12的拔出;锚杆11的一端固定在圆环形锚锭块5上,圆柱形筒6与两个锚杆11焊接在一起,在所述圆柱形筒6上具有高压弹簧冲洗液进口9,在所述圆柱形筒6内盛装高于冲洗液,在所述圆柱形筒6上具有高压冲洗液进口10,所。

4、述高压冲洗液进口10通过管道连接弹簧冲洗喷嘴4,在所述圆环形锚锭块5外周边沿均布且固定连接有若干个弹簧13,所述弹簧13通过连接块3焊接有针状多指固定抓2,所述针状多指固定抓2由镍铜合金制成,所述钻具头1由镍钛合金制成,所述钻具头1和所述空心钻杆12穿过所述圆环形锚锭块5中心的孔,所述钻杆圆盘8上的所述钻杆圆盘突起7与所述圆环形锚锭块5上相应的凹坑承插接合,所述钻具头1最大直径与所述圆环形锚锭块5的外径之比为357。2如权利要求1所述的改进钻具,其特征在于所述钻具头1最大直径与所述圆环形锚锭块5的外径之比为356。3如权利要求2所述的改进钻具,其特征在于所述钻具头1最大直径与所述圆环形锚锭块5。

5、的外径之比为36。4如权利要求2所述的改进钻具,其特征在于所述钻具头1最大直径与所述圆环形锚锭块5的外径之比为35。5如权利要求1所述的改进钻具,其特征在于所述弹簧13在自然状态下的长度是所述空心钻杆12长度的至少70。6如权利要求5所述的改进钻具,其特征在于所述弹簧13在自然状态下的长度是所述空心钻杆12长度的至少80。7如权利要求1所述的改进钻具,其特征在于所述弹簧13在自然状态下的长度是所述空心钻杆12长度的85。8如权利要求1所述的改进钻具,其特征在于所述弹簧13在自然状态下的长度是所述空心钻杆12长度的90。9如权利要求18任一项所述的改进钻具的应用,其特征在于所述钻具能用于软地质层。

6、加固,采用所述弹簧,增设了圆柱形筒以及高压冲洗喷嘴,能提高钻进效率至少30。10如权利要求10所述的应用,其特征在于所述改进钻具的钻进效率提高35。权利要求书CN104196450A1/3页3一种用于软地质层加固的改进钻具技术领域0001本发明涉及钻井钻头领域,特别涉及一种用于软地质层加固的改进钻具。背景技术0002软土层具有厚度大、承载力低、易产生不均匀沉陷和砂土液化的不良特性。因此地基土稳定性差,通常包括亚粘土、粘土、亚砂土及粉细砂组成,呈交互状和透镜状,并含大量有机质和淤泥质。在土体为滨海相、河相、淤泥质软弱土层、冲积的松散砂土层,常规的钻孔桩加内支撑的支护技术安全性低,造价高对环境有污。

7、染。发明内容0003为了克服上述现有技术中存在的缺点,在现有技术的基础上改进了钻具结构,本发明针对上述困难设计出一种用于软地质层加固的改进钻具,钻具施工可以有效改善对土体的锚固施工。0004本发明为了解决现有技术问题,采用如下技术方案,一种用于软地质层加固的改进钻具,该钻具包括钻具头,所述钻具头的后部与空心状钻杆的一端承插连接,所述空心钻杆插入所述钻具头的前端封闭,所述空心钻杆侧壁上分布有钻具头冲洗嘴喷,所述空心钻杆的前部杆身上固定有环形的钻杆圆盘,所述钻杆圆盘朝向所述钻具头的一侧具有钻杆圆盘突起,所述钻杆圆盘背向所述钻具头的一侧为倾斜状,方便所述空心钻杆的拔出;锚杆的一端固定在圆环形锚锭块上。

8、,圆柱形筒与两个锚杆焊接在一起,在所述圆柱形筒上具有高压弹簧冲洗液进口,在所述圆柱形筒内盛装高于冲洗液,在所述圆柱形筒上具有高压冲洗液进口,所述高压冲洗液进口通过管道连接弹簧冲洗喷嘴,在所述圆环形锚锭块外周边沿均布且固定连接有若干个弹簧,所述弹簧通过连接块焊接有针状多指固定抓,所述针状多指固定抓由镍铜合金制成,所述钻具头由镍钛合金制成,所述钻具头和所述空心钻杆穿过所述圆环形锚锭块中心的孔,所述钻杆圆盘上的所述钻杆圆盘突起与所述圆环形锚锭块上相应的凹坑承插接合,所述钻具头最大直径与所述圆环形锚锭块的外径之比为357。0005优选,所述钻具头最大直径与所述圆环形锚锭块的外径之比为35。0006优选。

9、,所述改进钻具的钻进效率提高至少30,优选35,更有选40。0007优选,所述弹簧在自然状态下的长度是所述空心钻杆长度的至少70,优选80,90,85,75。0008技术效果0009本发明具有的优点和积极效果0010首先利用了针状多指固定抓,在钻进施工过程中,在弹簧弹力作用下,充分且牢固地固定钻具,避免了钻进过程偏斜与塌陷,还充分考虑了弹簧积聚导致的弹力不能施行有效推进力的问题,增设了圆柱形筒,其上具有高压冲洗液进口,高压冲洗液进口通过管道连接弹簧冲洗喷嘴,能有效地提高钻进效率至少30。0011另外本发明还设置了圆柱形筒,不仅能装大量高压冲水,还能起到普通软土层体说明书CN104196450A。

10、2/3页4锚定施工的旋转喷射及带搅拌的钻具中固定圆环的作用,极大的提高了工作效率。且采用了循环钻孔施工,在孔口设置护筒并保持一定水头压力,避免钻进过程中塌孔。钻进过程中泥浆从钻杆与孔壁之间流入孔底,由泥浆泵将孔底的泥浆从钻杆中心抽到泥浆池,与此同时,泥浆又返回孔内形成循环。附图说明0012图1一种用于软地质层加固的改进钻具示意图;0013附图标记1钻具头,2针状多指固定抓,3连接块,4弹簧冲洗喷嘴,5圆环形锚锭块,6圆柱形筒,7钻杆盘突起,8钻杆圆盘,9高压弹簧冲洗液进口,10高压冲洗液进口,11锚杆,12空心状钻杆,13弹簧,14钻具头冲洗液进口,15钻具头冲洗喷嘴。具体实施方式0014实施。

11、例10015一种用于软地质层加固的改进钻具,该钻具包括钻具头1,所述钻具头1的后部与空心状钻杆12的一端承插连接,所述空心钻杆12插入所述钻具头1的前端封闭,所述空心钻杆12侧壁上分布有钻具头冲洗嘴喷15,所述空心钻杆12的前部杆身上固定有环形的钻杆圆盘8,所述钻杆圆盘8朝向所述钻具头1的一侧具有钻杆圆盘突起7,所述钻杆圆盘8背向所述钻具头1的一侧为倾斜状,方便所述空心钻杆12的拔出;锚杆11的一端固定在圆环形锚锭块5上,圆柱形筒6与两个锚杆11焊接在一起,在所述圆柱形筒6上具有高压弹簧冲洗液进口9,在所述圆柱形筒6内盛装高于冲洗液,在所述圆柱形筒6上具有高压冲洗液进口10,所述高压冲洗液进口。

12、10通过管道连接弹簧冲洗喷嘴4,在所述圆环形锚锭块5外周边沿均布且固定连接有4个弹簧13,所述弹簧13通过连接块3焊接有针状多指固定抓2,所述针状多指固定抓2由镍铜合金制成,所述钻具头1由镍钛合金制成,所述钻具头1和所述空心钻杆12穿过所述圆环形锚锭块5中心的孔,所述钻杆圆盘8上的所述钻杆圆盘突起7与所述圆环形锚锭块5上相应的凹坑承插接合,所述钻具头1最大直径与所述圆环形锚锭块5的外径之比为36。0016实施例20017一种用于软地质层加固的改进钻具,该钻具包括钻具头1,所述钻具头1的后部与空心状钻杆12的一端承插连接,所述空心钻杆12插入所述钻具头1的前端封闭,所述空心钻杆12侧壁上分布有钻。

13、具头冲洗嘴喷15,所述空心钻杆12的前部杆身上固定有环形的钻杆圆盘8,所述钻杆圆盘8朝向所述钻具头1的一侧具有钻杆圆盘突起7,所述钻杆圆盘8背向所述钻具头1的一侧为倾斜状,方便所述空心钻杆12的拔出;锚杆11的一端固定在圆环形锚锭块5上,圆柱形筒6与两个锚杆11焊接在一起,在所述圆柱形筒6上具有高压弹簧冲洗液进口9,在所述圆柱形筒6内盛装高于冲洗液,在所述圆柱形筒6上具有高压冲洗液进口10,所述高压冲洗液进口10通过管道连接弹簧冲洗喷嘴4,在所述圆环形锚锭块5外周边沿均布且固定连接有3个弹簧13,所述弹簧13通过连接块3焊接有针状多指固定抓2,所述针状多指固定抓2由镍铜合金制成,所述钻具头1由镍钛合金制成,所述钻具头1和所述空心钻杆说明书CN104196450A3/3页512穿过所述圆环形锚锭块5中心的孔,所述钻杆圆盘8上的所述钻杆圆盘突起7与所述圆环形锚锭块5上相应的凹坑承插接合,所述钻具头1最大直径与所述圆环形锚锭块5的外径之比为35。说明书CN104196450A1/1页6图1说明书附图CN104196450A。

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