CN1058253A - 回转冲击反循环钻进系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种新的钻探方法及装置。该钻
进系统的特点是一频率连续可调的液压冲击器通过
动力头将冲击功传递到孔底，同时动力头驱动钻杆回
转，旁侧式水龙头实现循环介质和(岩)样品的输出。
这种钻进系统实现了回转，冲击，反循环三功能复合
钻进，在卵砾石层及其他复杂地层中可高效钻进而不
用更换钻具，在钻进过程中可连续获得块状或柱状的
无污染、有代表性的(岩)样品。
Description
本发明的全称是Rotary Percussion Reverse Circulation Drilling System，即回转冲击反循环钻进系统，简称RPRC钻进系统。
本发明是一种新的钻探方法和装置。在各种地层的钻进过程中，把冲击、回转反循环三种功能复合在一起，达到高效钻进，稳定成孔，连续采取无污染有代表性的样品。
在覆盖层钻进中传统的方法有加拿大贝克尔锤击（Becker Hammer Drilling）加反循环的钻进方法，此法用一台柴油打桩机以低频率大冲击功锤击一套双壁冲击钻杆，钻杆不回转。遇到基岩时须用常规回转钻进法（此时无冲击）通过内管对基岩取心。整套设备钻机和卡车重约20吨。
另一种方法是ODEX钻探法，其中有两种方式：一种是ODEX气动潜孔锤，在孔内的潜孔锤向套管传送冲击功，依靠一只导向钻头带一只偏心扩孔器钻进;另一种是ODEX顶部锤击钻进，由钻杆柱传递冲击与回转。这两种方法都只能采取粉状或碎屑状的岩样品。
与本发明最相似的一种方法是潜孔锤双壁钻杆反循环钻进法，有两种形式：一种是常规的潜孔锤加双壁钻杆反循环钻进法，但其反循环不是孔底反循环，必须经过转换，潜孔锤在孔底全面碎岩，只能获取粉状或碎屑状岩样品。另一种是Wearer & Hurt公司发明的Bulroc反循环取样潜孔锤。该法与上法不同的是通过钻头唇面上的分岔口收集的岩屑被采集后通过潜孔锤中部而不是像其他的取样系统那样从潜孔锤外围输送到地表。由于受潜孔锤本身结构限制，其钻头唇面上的分岔口相对于钻孔直径要小得多，因此只能获取粉状或碎屑状岩样品。
本发明与上述各种钻进系统所不同之处是钻头为一种空心的环状钻头，在钻头的上部有一岩心卡断器，环状钻头的通孔直径不小于钻孔直径的50%，因此本方法从不同的地层中连续获取的岩样品是块状或柱状无污染有代表性的岩样品，其结构特点保证了在一定深度从岩层中取得的岩样品不被同一钻孔中其他岩层的岩屑或岩粉所污染，达到了100%的采样率。
为实现上述目的，本发明采用了一个液压驱动的高品冲击器（6）做为冲击动力源和一个液压驱动的动力头（2）做为回转动力源，以及旁侧式水龙头（3）做为冲洗介质的进出通道，同时将冲击功和回转扭矩传递给钻具。
附图是RPRC钻进系统图。
液压冲击器（1）与动力头（2）后端连接，水龙头（3）与动力头（2）前端连接，双壁钻杆（4）与水龙头（3）前端相连接。
高频液压冲击器（1）通过动力头（2）将冲击功传递给水龙头（3），再由水龙头（3）传到双壁钻杆（4）最后传到反循环钻头（6）上;同时动力头（2）通过水龙头（3）驱动双壁钻杆回转;同时循环介质水在力的作用下，通过水龙头（3）的侧面进口进入双壁钻杆的环状通道，由通道向下进入反循环钻头（6），由此改变方向进入双壁钻杆（4）的中心通道，从水龙头旁侧出口流出完成循环;同时岩样品由反循环钻头（6）的底部通过岩心卡断器（5）进入双壁钻杆（4）的中心通道，由循环介质水携带向上进入水龙头（3）再从旁侧出口返出。
根据地层情况，可实现冲击回转反循环钻进，回转反循环钻进，冲击反循环钻进。不同的地层采用不同的钻进方法，提高了钻机对地层的适应性。
液压冲击器（1）对软硬不均、松散程度不同、坚硬不一的地层有最佳的适应性。根据钻进的地层情况，可随时调节冲击频率和冲击功的大小，达到最佳钻进效果。
本钻进系统在野外生产试验时达到了良好的效果，在砂卵砾石层中钻进效率达10米/小时以上，钻进中曾击碎200～300mm粒径的漂砾，并快速穿透厚300mm的混凝土基础，连续获得块状和柱状岩样品，岩样品采取率达100%。
本系统钻孔深度最深可达50m，钻孔直径最大可达φ200mm。
本系统的液压冲击器（1）频率变化范围为500～3000次/分，冲击功调解范围为2倍，最大冲击功可达1000Nm。
Claims (6)
1、一种用于复杂地层高效钻进的方法及装置。本发明的特征是：由液压冲击器(1)，回转动力头(2)，水龙头(3)，双壁钻杆(4)，岩心卡断器(5)，反循环钻头(6)，组成的装置，并由该装置实现冲击能量与回转能量复合破碎岩石，同时用水力反循环将块状或柱状岩样品连续从孔内输出到孔外的钻进方法。
2、根据权利要求1所述的钻进方法及装置其特征在于环状反循环钻头，双壁钻杆，水龙头的岩样品通道直径不小于钻孔直径的50%。
3、根据权利要求1所述的钻进方法及装置其特征在于液压冲击器的冲击频率及冲击功连续可调，其调节范围为：频率500～3000次/分，冲击功100～1000Nm。
4、根据权利要求1，2所述钻进方法及装置其特征在于进出口在两侧的旁侧式水龙头实现循环介质水的进入和岩样品的输出，同时将回转能量和冲击能量传递给双壁钻具。
5、根据权利要求1所述岩心卡断器其特征是装置在环状反循环钻头上方的斜柱与圆台形通道，通道壁采用耐磨合金材料。
6、根据权利要求1所述的钻进方法及装置其特征在于冲击器，动力头，水龙头，双壁钻具连成一体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 90104648 CN1058253A (zh) | 1990-07-19 | 1990-07-19 | 回转冲击反循环钻进系统 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| CN 90104648 CN1058253A (zh) | 1990-07-19 | 1990-07-19 | 回转冲击反循环钻进系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1058253A true CN1058253A (zh) | 1992-01-29 |
Family
ID=4878656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 90104648 Withdrawn CN1058253A (zh) | 1990-07-19 | 1990-07-19 | 回转冲击反循环钻进系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1058253A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102134976A (zh) * | 2011-03-04 | 2011-07-27 | 中南大学 | 一种坑道钻探水力反循环双壁钻具 |
| CN103603595A (zh) * | 2012-09-08 | 2014-02-26 | 天津卓尔钻机制造有限公司 | 一种液动冲击回转反循环钻进装置 |
| CN107023259A (zh) * | 2016-01-29 | 2017-08-08 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 一种基于双壁钻杆的钻井系统 |
| CN107448196A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-12-08 | 黑龙江省地质调查研究总院 | 一种微创性地质勘查方法 |
-
1990
- 1990-07-19 CN CN 90104648 patent/CN1058253A/zh not_active Withdrawn
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| CN107448196B (zh) * | 2017-07-21 | 2021-01-01 | 黑龙江省地质调查研究总院 | 一种微创性地质勘查方法 |
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| C01 | Deemed withdrawal of patent application (patent law 1993) | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |