CN101158266A - 贯通式潜孔锤孔底强力抽吸装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种油气井硬岩钻进及其它钻掘机具，尤其是风动贯通式潜孔锤孔底强力抽吸装置。该装置主要是由下接头下部内壁设有环槽，反循环钻头下段设有与底喷孔连通的经向孔，反循环钻头中部设有钻头花键槽和花键，在花键槽底设有一个以上常开内喷孔，在花键上面设有备用内喷孔，常开内喷孔和备用内喷孔与中心通道相通构成。正常钻进时，径向孔与下接头下部的环槽连通，当钻具提起时，反循环钻头向下滑移，气流因径向孔被下接头下部内壁关闭而不能通过底喷孔吹向孔底地层。改变了目前贯通式潜孔锤孔底排渣方式，解决了一部分气体携带小颗粒岩屑岩粉从钻孔外环状间隙逸而导致的缩径、夹钻和部分矿样丢失问题。

Description

贯通式潜孔锤孔底强力抽吸装置
技术领域
本发明涉及一种油气井硬岩钻进及其它钻掘机具，尤其是贯通式风动潜孔锤孔底强力抽吸装置。
背景技术
贯通式潜孔锤反循环连续取心技术是一种先进的钻进工艺。其工作原理为：压缩空气通过双壁钻杆的外环通道进入潜孔锤驱动活塞做功，做功后的废气经过多喷嘴原理的反循环钻头后，产生孔底负压区，形成全孔反循环。由于该工艺岩矿心采取率高、全孔反循环并对地层扰动小，所以针对解决复杂地层的钻进难题具有较大的优势。近年来，在不同的地质情况的地层中进行了试验，取得了良好的应用效果。
贯通式潜孔锤的结构区别于普通潜孔锤的主要特征在于：中空型的设计。主要由外缸、内缸、活塞和心管将内腔分为前气室、后气室，通过压缩空气驱动活塞往复运动产生冲击能，实现钻进。做功后的废气经反循环专用钻头，携带岩矿心经心管的内通孔上返至地表，实现反循环连续取心。现有的贯通式潜孔锤反循环连续取心碎岩钻进过程中，钻头贴近孔底时，气体携带孔底岩矿样经钻头的贯通孔上返，此时反循环效果良好，钻具与孔壁之间的环状间隙过风量很少，对孔壁的扰动也很小。当钻具提离孔底时，潜孔锤不工作，对孔底形成强吹孔，绝大部分气体突然膨胀并从中心反循环通道上返至地表，此时具有良好的排渣能力，但存在小部分气体从外环间隙逸出，携带细颗粒岩粉通过正循环跑掉，致使小部分岩矿样丢失，而且由于这部分从外环逸出的气体流量并不大，对孔壁粘附的岩屑岩粉清除能力不够强，导致部分岩粉堆积在潜孔锤与双壁钻杆交接的台阶处，长时间的积累容易造成钻孔的缩径和夹钻，可能会发生严重的埋钻事故。当孔内存在少量水时，缩径和夹钻的几率增大。钻孔外环间隙逸出的部分气体导致的缩径和夹钻的问题，是现阶段贯通式潜孔锤反循环连续取心这项先进工艺在推广应用过程中出现的比较典型的难点，只有解决这个问题，才能更好地完善该项工艺技术。
目前贯通式潜孔锤应用过程中存在的主要问题是：在强吹孔的过程中钻头脱离孔底，气体体积迅速膨胀，一部分气体携带微小颗粒岩粉从钻具与钻孔的环状间隙中逸出，由于外环间隙的气体流量小上返风速不足以将岩粉排出钻孔，岩粉悬挂在孔壁和堆积在钻具连接的台阶处。不但造成岩矿样的丢失，并且岩粉长时间堆积，尤其孔内遇水时，容易引起缩径和夹钻等问题。]
发明内容
本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种以解决一部分气体携带小颗粒岩屑岩粉从钻孔外环状间隙逸而导致的缩径、夹钻和部分矿样丢失问题的贯通式潜孔锤孔底强力抽吸装置。
本发明的目的是通过以下方式实现的：
下接头4下部内壁设有环槽8，反循环钻头3下段设有经向孔9并与底喷孔10连通，反循环钻头3中部设有钻头花键槽11和钻头花键12，在钻头花键槽11底设有2个以上常开内喷孔6，在钻头花键12上面设有2个以上备用内喷孔7，常开内喷孔6和备用内喷孔7与中心通道5相通。
本发明的目的还可以通过以下方式实现：
常开内喷孔6的轴线和备用内喷孔7的轴线与中心通道5的轴线间的夹角不大于45°；正常钻进时，径向孔9与下接头4下部的环槽8连通，当钻具提起时，反循环钻头3向下滑移，气流因径向孔9被下接头4下部内壁关闭而不能通过底喷孔10吹向孔底地层；设在花键槽11底的常开内喷孔6开，始终处于开通状态，当潜孔锤正常工作时，开设在钻头花键12上的备用内喷孔7与下接头4花键槽11底接触而处于关闭状态，当钻具被提起时，随着钻头下行，备用内喷孔7和常开内喷孔6同时与中心通道5连通。
积极效果：本发明改变了目前贯通式潜孔锤孔底排渣方式，解决了一部分气体携带小颗粒岩屑岩粉从钻孔外环状间隙逸而导致的缩径、夹钻和部分矿样丢失问题。
附图说明
附图：贯通式潜孔锤孔底强力抽吸装置结构剖视图
1贯通式潜孔锤外缸，2半圆卡，3反循环钻头，4下接头，5中心通道，6常开内喷孔，7备用内喷孔，8环槽，9径向孔，10底喷孔。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步详细描述：
潜孔锤外缸1通过螺旋与下接头4连接，下接头4下部内壁设有环槽8，反循环钻头3下段设有经向孔9并与底喷孔10连通，反循环钻头3中部设有钻头花键槽11和钻头花键12，在钻头花键槽11底设有2个以上常开内喷孔6，在钻头花键12上面设有2个以上备用内喷孔7，常开内喷孔6和备用内喷孔7与中心通道5相通。
常开内喷孔6的轴线和备用内喷孔7的轴线与中心通道5的轴线间的夹角不大于45°；正常钻进时，径向孔9与下接头4下部的环槽8连通，当钻具提起时，反循环钻头3向下滑移，气流因径向孔9被下接头4下部内壁关闭而不能通过底喷孔10吹向孔底地层；开设在花键槽11底的常开内喷孔6始终处于开通状态，当潜孔锤正常工作时，开设在钻头花键12上的备用内喷孔7与下接头4花键槽11底接触而处于关闭状态，当钻具被提起时，随着钻头下行，备用内喷孔7和常开内喷孔6同时与中心通道5连通。
在潜孔锤正常冲击钻进时，驱动活塞冲击做功后的废气，经由钻头3和下接头4上的通道排出，其中一部分气体通过花键槽11底部所设的斜向上的2个常开内喷孔6直接向上喷射，进入中心通道5，具有一定的抽吸引射作用，另一部分气体流经下接头4与反循环钻头体3之间的环槽8，通过钻头3上的径向孔9后进入底喷孔10向下喷射，并在喷口处形成负压，经过孔底的反射后进入反循环钻头3的中心通道5携带岩屑上返至地表。当钻具提离孔底时，反循环钻头3下行，径向孔9被下接头4内壁堵死，底喷孔10完全关闭，2个备用内喷孔7下端与环槽8沟通，此时从双壁钻杆输送来的压缩气体不再喷向钻孔，而是全部通过常开内喷孔6和备用内喷孔7向上喷射进入反循环钻头3的中心通道5，从而使整个反循环钻头3转变为理想的多喷嘴引射器，并具有较高的引射系数，在中心通道5下端形成稳定的负压区，对孔底和钻孔外环空产生强力抽吸，将钻进过程中逃逸到外环空而粘附在孔壁的岩屑岩粉重新抽吸回反循环钻头3的中心通道5，并排至地表收集起来，既不丢失岩矿样，提高岩矿心采取率，又减少和避免岩粉在外环空堆积，从而有效预防夹钻。

Claims (4)

1.一种贯通式潜孔锤孔底强力抽吸装置，包括外缸、反循环钻头，其特征在于，下接头(4)下部内壁设有环槽(8)，反循环钻头(3)下段设有经向孔(9)并与底喷孔(10)连通，反循环钻头(3)中部设有钻头花键槽(11)和钻头花键(12)，在花键槽(11)底设有2个以上常开内喷孔(6)，在花键(12)上面设有2个以上备用内喷孔(7)，常开内喷孔(6)和备用内喷孔(7)与中心通道(5)相通。
2.根据权利要求1所述的贯通式潜孔锤孔底强力抽吸装置，其特征在于：常开内喷孔(6)的轴线和备用内喷孔(7)的轴线与中心通道(5)的轴线间的夹角不大于45°。
3.根据权利要求1所述的贯通式潜孔锤孔底强力抽吸装置，其特征在于：正常钻进时，径向孔(9)与下接头(4)下部的环槽(8)连通，当钻具提起时，反循环钻头(3)向下滑移，气流因径向孔(9)被下接头(4)下部内壁关闭而不能通过底喷孔(10)吹向孔底地层。
4.根据权利要求1所述的贯通式潜孔锤孔底强力抽吸装置，其特征在于：开设在花键槽(11)底的常开内喷孔(6)始终处于开通状态，当潜孔锤正常工作时，开设在钻头花键(12)上的备用内喷孔(7)与下接头(4)花键槽11底接触而处于关闭状态，当钻具被提起时，随着钻头下行，备用内喷孔(7)和常开内喷孔(6)同时与中心通道(5)连通。
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