CN112681995B - 一种可调式混合器、不提钻气举反循环钻具及钻进方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可调式混合器、不提钻气举反循环钻具及钻进方法，该钻具包括依次设置的空气压缩机、气水龙头、双壁钻杆、可调式混合器、单壁钻杆和钻头，其中，可调式混合器沿钻具长度方向依次设置有多个；本发明包括混合器主体和控制阀，在使用可调式混合器时，当孔内压力达到预紧力范围内时，混合器的阀芯上移，注气腔开启压缩空气进入双壁钻杆内管，与内管中的钻井液混合并形成气举，从而建立孔内钻井液的反循环流动，实现携带岩屑，清洁孔底、冷却钻头等功能。采用本发明的钻具和钻进方法，不需要频繁提钻对混合器的沉没深度进行调整，实现了不提钻反循环连续钻进作业。

Description

一种可调式混合器、不提钻气举反循环钻具及钻进方法

技术领域

本发明属于地面井反循环钻进技术领域，涉及一种可调式混合器、不提钻气举反循环钻具及钻进方法。

背景技术

气举反循环又称压气反循环，是将压缩空气通过双壁气水龙头或其它注气装置注入双壁钻具内、外管环空，气体流至双壁钻杆底部后经混合器喷入内管，在混合器上部的双壁钻杆内管内形成低密度的气液混合流体，与钻杆外的高密度泥浆形成压力差。在此压力差的作用下，钻杆内管中的气液双相流体携带岩屑沿双壁钻杆内管上行并与之混合形成气液固三相混合流体，达到双壁钻杆顶部鹅颈管后经出渣管流入地表沉淀池中。沉淀后的泥浆再注入井眼内，如此不断循环形成连续钻进过程。气举反循环钻进技术具有泥浆上返流速快，携渣效果好，孔底清洁性好等技术优点，在水井、地热井、煤矿区瓦斯排采井以及超长桩基础等大直径钻孔工程施工中得到广泛应用。

在钻杆内外环空建立压力差是实现反循环的动力来源,而反循环压力差与混合器的沉没深度以及双壁钻杆内管泥浆相对密度等参数有关。在井眼设计深度、空气压缩机以及双壁钻具选定之后，混合器的沉没深度存在一个最优的沉没深度区间，如图1所示。

采用常规双壁钻杆开展反循环钻进过程中，混合器沉没深度会随着钻进深度的增加而增大，当其沉没深度超出空压机最大注气深度时，需要通过提出孔内钻具，接长尾管长度的方式，调节混合器的沉没深度，使其处于最优沉没深度区间范围，从而获得最优的反循环压力差，保证整个反循环钻进处于最佳的运行状态，保障钻进过程的顺利实施。但实际应用过程中，目前的这种方法存在以下技术局限性：(1)钻进过程中尤其对于深孔反循环钻进，往往需要提钻对混合器的沉没深度进行调整，使其处于最优沉没区间范围。通常的做法是在混合器即将达到沉没下限深度时，提钻接长尾管并重新下钻至孔底，使混合器沉没深度处于沉没上限以下并接近沉没上限，然后继续实施钻进。整个反循环钻进施工往往需要多次提钻作业，且随着钻孔深度的增加，最优沉没区间范围逐渐减小，提钻调整混合器沉没深度的作业频次逐渐增加，不仅会增大反循环钻井施工的辅作业量与作业强度，同时还会降低钻井工程的综合施工效率，增大燃油动力消耗，增加钻进工程项目施工成本；(2)提钻下钻过程中孔内钻具的抽吸与压注作用会造成孔内液柱压力的波动，导致孔内液柱-地层压力平衡被打破，频繁的起下钻作业会增大孔壁坍塌失稳风险，不利于钻井工程的安全实施。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种可调式混合器、不提钻气举反循环钻具及钻进方法，解决现有混合器混合方式进行气举反循环钻进时需频繁提钻对混合器沉没深度进行调整，频繁提钻下钻作业钻造成的孔壁坍塌失稳以及降低施工效率的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

本发明公开了一种可调式混合器，包括混合器主体和控制阀；所述混合器主体上设置有相互独立且同方向的中心孔、第一气孔、第二气孔，所述中心孔和第一气孔均贯通混合器主体，所述第二气孔为盲孔，所述第二气孔的孔壁上分别设置有与外界贯通的第三气孔和与所述中心孔贯通的第四气孔；所述控制阀包括阀体和阀芯，所述阀体上设置有注气腔，所述注气腔一端开放，所述阀芯设置在注气腔中且阀芯能够在注气腔内来回移动，进而封闭和打开注气腔的开放端，所述注气腔的腔壁上设置有第五气孔，所述第五气孔与第四气孔连通；所述阀体连接在第二气孔中，且阀体的外部形状与第二气孔的孔壁形状匹配，所述注气腔的开放端位于第二气孔的上部，所述阀芯与第二气孔底部之间设置有空间，所述第三气孔与所述空间连通。

具体的，所述控制阀包括阀体、阀芯、活塞和弹簧，所述阀体的两端分别设置有活塞孔和注气孔，所述注气孔孔壁上设置有所述的第五气孔；所述阀芯端部与注气孔之间的空腔形成所述的注气腔；所述活塞孔和注气孔之间的阀体上设置有供阀芯穿过的通孔，所述阀芯的两端分别位于活塞孔和注气孔中；所述活塞设置在活塞孔中，且活塞与阀芯连接，所述活塞与活塞孔之间形成活塞腔，所述弹簧设置在活塞腔中。

进一步的，所述阀芯包括阀杆和阀头，所述阀头上设置有向阀杆端逐渐收缩的外锥面，所述阀杆的直径与所述通孔的直径匹配；所述注气孔的开口边缘设置为由内向外逐渐扩张的内锥面，所述内锥面与阀头的外锥面匹配。

进一步的，所述阀体的注气孔端的外壁上设置有凸缘，所述第二气孔四周设置有用于连接所述凸缘的连接孔。

具体的，所述混合器主体为圆柱形结构，所述中心孔沿混合器主体的轴向贯通；混合器主体的两端分别设置有公接头和母接头。

具体的，所述第一气孔和第二气孔围绕中心孔的周向间隔设置。

优选的，所述注气腔的开启压力范围为

其中，h₀为泥浆液面至气水龙头最高点的距离；α为最优沉没比，取值范围为0.5～0.9；P为空压机额定风压；P′为气管道压力损失，取0.05～0.1MPa；γ₀为孔内钻具外的泥浆的相对密度；ρ为钻井井壁与双壁钻具之间的环空中钻井液密度；g为重力加速度；d为阀芯的活塞端的直径。

进一步的，该可调式混合器还包括第一内管短节，所述第一内管短节为圆柱形套筒，所述第一内管短节与所述控制阀注气腔一端的中心孔连接。

本发明还公开了一种不提钻气举反循环钻具，该钻具包括依次设置的空气压缩机、气水龙头、双壁钻杆、本发明记载的可调式混合器、单壁钻杆和钻头，所述可调式混合器沿钻具长度方向依次设置有多个；相邻所述可调式混合器的间距S≤Δh，Δh为混合器沉没深度上限值与混合器沉没深度下限值的差值。

本发明还公开了一种不提钻气举反循环钻进方法，其特征在于，采用本发明所述的钻具进行钻进，具体包括以下步骤：

步骤1，使用单壁钻杆正循环开孔钻进至一定孔深，所述孔深根据设计钻孔深度确定；

步骤2，提出孔内部分钻具，接入首个可调式混合器和双壁钻杆，下钻继续钻进；

步骤3，继续钻进至首个可调式混合器或最新接入的可调式混合器向下移动距离为S时，接入下一个可调式定深混合器和双壁钻杆，继续钻进；其中，S＝Δh，Δh为混合器沉没深度上限值与混合器沉没深度下限值的差值；

步骤4，重复步骤3，直至钻进至孔设计深达H，H＝H₁+L，其中，H₁为首个混合器沉没深度，L为尾管长度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明设计了一种新的可调式混合器，通过预先设置可调式混合器的预紧力使其在混合器沉没深度最有范围内，使该可调式混合器在使用时，当孔内压力达到预紧力范围内时，混合器的阀芯上移，注气腔开启压缩空气经由第四气孔进入双壁钻杆内管，与内管中的钻井液混合并形成气举，在双壁钻杆中心通孔与钻孔环状间隙间形成压力差，从而建立孔内钻井液的反循环流动，实现携带岩屑，清洁孔底、冷却钻头等功能。

(2)本发明的不提钻气举反循环钻具和钻进方法是基于本发明的可调式混合器的基础上设计的，采用本发明的钻具和钻进方法，不需要频繁提钻对混合器的沉没深度进行调整，实现了不提钻反循环连续钻进作业。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是混合器的最优沉没区间示意图。

图2是本发明实施例记载的可调式混合器的整体结构示意图。

图3是本发明可调式混合器实施例记载的混合器主体的结构示意图。

图4是图3的俯视图。

图5是图3中A-A剖面图。

图6是图3中B-B剖面图。

图7是本发明可调式混合器实施例记载的控制阀结构示意图。

图8是本发明可调式混合器实施例记载的阀体结构示意图。

图9是本发明可调式混合器实施例记载的阀芯结构示意图。

图10是本发明实施例记载的钻具示意图。

图11是本发明钻具实施例记载的转换接头的结构示意图。

图中各标号表示为：

1-空气压缩机，2-气水龙头，3-双壁钻杆，4-可调式混合器，5-单壁钻杆，6-转换接头，7-钻头，8-泥浆池；

41-混合器主体，42-控制阀，43-密封圈，44-第一内管短节；

411-中心孔，412-第一气孔，413-第二气孔，414-第三气孔，415-第四气孔，416-连接孔，417-公接头，418-母接头；

421-阀体，422-阀芯，423-活塞，424-弹簧，425-注气腔，426-活塞腔，427-空间，428-螺母；

4211-活塞孔，4212-注气孔，4213-第五气孔，4214-通孔，4215-凸缘，4216-环形槽，4217-内锥面；

4221-阀杆，4222-阀头，4223-外锥面，4224-安装孔；

61-转换接头本体，62-第二内管短节。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、底、顶”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“内、外”是指以相应附图的轮廓为基准定义的。

本发明公开了一种可调式混合器，如图2所示，本实施例的可调式混合器包括混合器主体41和控制阀42。在混合器主体41上设置有相互独立且同方向的中心孔411、第一气孔412、第二气孔413，本发明中中心孔411、第一气孔412、第二气孔413三者的轴线平行。其中，中心孔411和第一气孔412均贯通混合器主体41，中心孔411作为反循环通道，第一气孔412用于与双壁钻杆的环形通道接通，输送气水；第二气孔413为盲孔，第二气孔413的孔壁上分别设置有与外界贯通的第三气孔414和与中心孔411贯通的第四气孔415，如图5和图6所示。

控制阀42包括阀体421和阀芯422，阀体421上设置有注气腔425，注气腔425一端开放，具体的本发明可通过设置开口等形式使注气腔425开放；阀芯422设置在注气腔425中且阀芯422能够在注气腔425内来回移动，可将阀芯的一端与阀体421内壁紧密接触，形成活塞移动；通过阀芯422的运动来封闭和打开注气腔425的开放端，具体的当阀芯422与注气腔425开放端紧密接触时，注气腔425形成封闭的腔体，当阀芯422移动远离注气腔425开放端时，注气腔425开放。另外，在注气腔425的腔壁上设置有第五气孔4213，第五气孔4213与第四气孔415连通，本发明优选的通过将第五气孔4213与第四气孔415的位置同轴设置来保证两个气孔的连通，当然也可用其他的连通方式。

阀体421连接在第二气孔中413，且阀体421的外部形状与第二气孔413孔壁匹配，使阀体422与第二气孔413孔壁紧密接触，注气腔425的开放端位于第二气孔413的上部，相应的，阀体421的另一端位于第二气孔413的底部。阀芯422与第二气孔413底部之间间隔一定距离形成空间427，第三气孔414与空间427连通，使外界的气体或液体等介质通过第三气孔414进入该空间427中，挤压阀芯422相对阀体421向上运动，进而打开注气腔425。

作为本发明的具体实施例方案，如图3所示，混合器主体41为圆柱形结构，中心孔411沿混合器主体41的轴向贯通。第一气孔412和第二气孔413围绕中心孔411的周向间隔设置，具体的，第一气孔412和第二气孔413等间距间隔布置，第一气孔412为圆弧形孔，第二气孔413为圆形孔。为了方便连接控制阀42，在第二气孔413四周设置有连接孔416，如图4所示，将控制阀42通过螺栓固定在第二气孔413四周。

进一步的，为了方便本发明可调式混合器4与其他部件如双壁钻杆等的连接，在混合器主体41的两端分别设置有公接头417和母接头418，本实施例优选的，公接头417和母接头418设置为相匹配的锥形，并在公接头417外壁和母接头418的内壁上设置有螺纹。

作为本发明的具体实施例方案，如图7所示，本实施例的控制阀包括阀体421、阀芯422、活塞423和弹簧424，阀体421的两端分别设置有活塞孔4211和注气孔4212，并在注气孔4212孔壁上设置有第五气孔4213；在本实施例中，活塞孔4211和注气孔4212分别为开口朝下和朝上的盲孔，优选的，活塞孔4211和注气孔4212同轴设置。阀芯422端部与注气孔4212之间的空腔形成注气腔425；活塞孔4211和注气孔4212之间的阀体421上设置有供阀芯422穿过的通孔4214，阀芯422的两端分别位于活塞孔4211和注气孔4212中，活塞423设置在活塞孔4211中，其中，活塞423的直径与活塞孔4211直径匹配，且活塞423与阀芯422连接，具体的，活塞423中心设置有孔，阀芯其中一端设置有螺纹，螺纹端穿过该孔并通过螺母428锁紧，使活塞423与阀芯固定连接。活塞423与活塞孔4211之间形成活塞腔426，活塞423能够沿活塞孔4211内移动，形成活塞运动，弹簧424设置在活塞腔426中，随着活塞423向上运动弹簧424被压缩。

作为本发明的具体实施例方案，如图8所示，阀体421为圆柱体结构，活塞孔4211、注气孔4212和通孔4214同轴设置，第五气孔4213设置在靠近注气孔4212底部的注气孔孔壁上，本实施例优选的，在此处的注气孔孔壁外壁上设置一圈环形槽4216，环形槽4216沿轴向的长度大于第五气孔4213的直径，第五气孔4213设置在环形槽4216中，本实施例中环形槽4216可增大气路过流面积；本实施例中的第五气孔4213沿阀体421圆周方向设置有多个。

作为本发明的具体实施例方案，如图9所示，阀芯422包括阀杆4221和阀头4222，阀头4222上设置有向阀杆4221端逐渐收缩的外锥面4223，优选的，阀头4222的收缩端与阀杆4221一体化成型。阀杆4221的直径与通孔4214的直径匹配，使阀杆4221穿过通孔4214，注气孔4212的开口边缘设置为由内向外逐渐扩张的内锥面4217，内锥面4217与阀头的外锥面4223匹配，使阀头4222坐于注气孔4212的顶部，外锥面4223与注气孔顶部的内锥面4217贴合，这种锥形面更有利于增加密封性。

进一步的，为了方面阀体421在第二气孔413中的安装规定，在阀体421的注气孔4212端的外壁上设置有凸缘4215，凸缘4215上设置有螺栓孔，该螺栓孔与连接孔416位置对应。

进一步的，为了方便调节阀芯的打开距离，在阀头的上端面中心设置有安装孔4224，安装孔4224优选六方形孔。

优选的，阀体421的外壁面的不同位置上设置密封圈42，用于提高阀体421与第二气孔之间的密封性；活塞423与活塞孔4211之间的接触面处也设置有密封圈43，提升活塞腔426的密封性；在外锥面4223与内锥面4217之间设置型密封圈43，实现对注气孔4212内部的密封。

本发明的控制阀42的开启压力范围根据实际作业时混合器的沉没深度来确定。在本发明的优选实施例中，设定混合器沉没深度上限值

混合器沉没深度下限值

其中，h₀为泥浆液面至气水龙头最高点的距离；α为最优沉没比，取值范围为0.5～0.9；P为空压机额定风压，P′为气管道压力损失，取0.05～0.1MPa，γ₀为孔内钻具外泥浆相对密度；

压注空气混合深度计算公式

控制阀的预紧力F＝kΔl，则预紧力F可表示为

将h₁和h₂的计算公式代入

中，得到控制阀的预紧力范围为F₁～F₂，其中，

ρ为钻井井壁与双壁钻具之间的环空中钻井液密度；g为重力加速度；d为活塞直径；k为弹簧的弹性系数；Δl为弹簧的压缩长度。

该预紧力范围也为本发明优选的可调式混合器的注气腔425的开启压力范围，可得本发明的可调式混合器4的注气腔425的开启压力范围(即挤顶阀芯422离开注气孔4212的开启压力)为

作为本发明可调式混合器的另一个具体实施方案，在上述实施例的基础上，可调式混合器中还设置有第一内管短节44，如图2所示。本实施例的第一内管短节44为圆柱形套筒，第一内管短节44与控制阀42注气腔一端的中心孔411连接，设置第一内管短节44的目的是方便可调式混合器的中心孔411与双壁钻杆3的内管连接；优选的，在中心孔411与第一内管短节44的接触面处设置密封圈43，以密封连接接头。当然若中心孔的沿轴向的长度足够与中心孔411连接时，也可不设置第一内管短节44。

本发明还公开了一种不提钻气举反循环钻具，如图10所示，本实施例的不提钻气举反循环钻具包括依次设置的空气压缩机1、气水龙头2、双壁钻杆3、上述实施例记载的可调式混合器4、单壁钻杆5和钻头7，双壁钻杆3与单臂钻杆5之间通过转换接头6连接，可调式混合器4沿钻具长度方向依次设置有多个，其中，相邻可调式混合器4的间距S≤Δh，Δh为沉没上限值与沉没下限值的差值，即孔深的最优沉没区间，以此确保在钻进中，优选深度孔段总会有至少一个可调式混合器4。

作为本发明的钻具的具体实施例，如图11所示，转换接头6包括转换接头本体61和第二内管短节62，转换接头本体61上也设置有中心孔，转换接头本体61的两端设置有公接头和母接头，公接头和母接头为相互匹配的锥形，中心孔位于母接头的一端与第二内管短节62连接。第二内管短节62套接在转换接头本体61的中心孔上，并在第二内管短节62与中心孔的接触面处设置密封圈43。具体的，本实施例的转换接头本体61为圆形柱体，中心孔设置在圆形柱体的中心，第二内管短节62为圆形套筒。第二内管短节62的外径与混合器主体41上的中心孔411的内径匹配，优选的，本发明的混合器主体41上的中心孔411的两段设置有扩大孔端，此时第二内管短节62的外径与扩大孔端的内径匹配，同样在内管短节62与混合器主体41上的中心孔411的接触面处也设置密封圈43。

本发明还公开了一种不提钻气举反循环钻进方法，该方法采用上述实施例记载的反循环钻具进行钻进，在钻进过程中，将设定好的可调式混合器4依次上述实施例的间距S接入钻具中。本实施例中，钻进方法具体包括以下步骤：

步骤1，使用单壁钻杆5(即尾管)正循环开孔钻进至一定孔深，该孔深根据设计钻孔深度确定；

步骤2，提出孔内部分钻具，接入首个可调式混合器4和双壁钻杆3，下钻继续钻进；本实施例优选的，提出孔内的钻具部分的长度占钻具长度的1/2至1/3；

步骤3，继续钻进至首个可调式混合器4或最新接入的可调式混合器4向下移动距离为S时，接入下一个可调式定深混合器4和双壁钻杆3，继续钻进；

步骤4，重复步骤3，直至钻进至孔设计深达H，H＝H₁+L，其中，H₁为首个混合器沉没深度，L为尾管长度。

以下结合本发明上述实施例记载的可调式混合器以及钻具，对本发明的钻进过程所涉及的原理进行说明：

1)在上述钻进过程中，依据本发明的可调式混合器4，当首个可调式混合器4进入设定的沉没深度(沉没上限与沉没下限之间)，其控制阀42内部活塞423在液柱压力推动作用下压缩弹簧424上行，注气腔425通道打开，压缩空气经由第四气孔415进入双壁钻杆3的内管，与内管中的钻井液混合并形成气举，在双壁钻杆中心通孔与钻孔环状间隙间形成压力差，从而建立孔内钻井液的反循环流动，实现携带岩屑，清洁孔底、冷却钻头等功能；

2)随着反循环钻进的继续进行，钻孔深度持续延伸，首个可调式混合器4下潜至沉没下限以下，此时，其上部紧邻的可调式混合器4接替首个可调式混合器4下潜至沉没上限与沉没下限之间，其控制阀内部活塞423的运行过程同1)，即在液柱压力作用下压缩弹簧424上行后将混合气路打开，压缩气体经由其控制阀内第四气孔415注入双壁钻杆内管，继续在内管内形成气举，保证孔内反循环的连续运行；同时，首个可调式混合器4下潜深度超出沉没下限，其内部控制阀42在钻具与孔壁环状间隙内的液柱压力推动作用下依然处于张开状态，但由于其上部邻近的可调式混合器4的控制阀处于打开状态使其气路短路，压缩气体不再由第四气孔415喷出，由此便可实现压缩气体混合深度处于设计孔深区间范围，避免了频繁提钻对混合器的沉没深度进行调整，实现了不提钻反循环连续钻进作业。

在以上的描述中，除非另有明确的规定和限定，其中的“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接或成一体；可以是直接连接，也可以是间接连接等等。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术方案中的具体含义。

在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，只要其不违背本发明的思想，同样应当视其为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种用于钻具的可调式混合器，其特征在于，包括混合器主体(41)和控制阀(42)；所述混合器主体(41)上设置有相互独立且同方向的中心孔(411)、第一气孔(412)、第二气孔(413)，所述中心孔(411)和第一气孔(412)均贯通混合器主体(41)，所述第二气孔(413)为盲孔，所述第二气孔(413)的孔壁上分别设置有与外界贯通的第三气孔(414)和与所述中心孔(411)贯通的第四气孔(415)；

所述控制阀(42)包括阀体(421)和阀芯(422)，所述阀体(421)上设置有注气腔(425)，所述注气腔(425)一端开放，所述阀芯(422)设置在注气腔(425)中且阀芯(422)能够在注气腔(425)内来回移动，进而封闭和打开注气腔(425)的开放端，所述注气腔(425)的腔壁上设置有第五气孔(4213)，所述第五气孔(4213)与第四气孔(415)连通；

所述阀体(421)连接在第二气孔(413)中，且阀体(421)的外部形状与第二气孔(413)孔壁匹配，所述注气腔(425)的开放端位于第二气孔(413)的上部，所述阀芯(422)与第二气孔(413)底部之间设置有空间(427)，所述第三气孔(414)与所述空间(427)连通；

所述控制阀包括阀体(421)、阀芯(422)、活塞(423)和弹簧(424)，所述阀体(421)的两端分别设置有活塞孔(4211)和注气孔(4212)，所述注气孔(4212)孔壁上设置有所述的第五气孔(4213)；所述阀芯(422)端部与注气孔(4212)之间的空腔形成所述的注气腔(425)；所述活塞孔(4211)和注气孔(4212)之间的阀体(421)上设置有供阀芯穿过的通孔(4214)，所述阀芯(422)的两端分别位于活塞孔(4211)和注气孔(4212)中；所述活塞(423)设置在活塞孔(4211)中，且活塞(423)与阀芯(422)连接，所述活塞(423)与活塞孔(4211)之间形成活塞腔(426)，所述弹簧(424)设置在活塞腔(426)中。

2.如权利要求1所述的用于钻具的可调式混合器，其特征在于，所述阀芯(422)包括阀杆(4221)和阀头(4222)，所述阀头(4222)上设置有向阀杆(4221)端逐渐收缩的外锥面(4223)，所述阀杆(4221)的直径与所述通孔(4214)的直径匹配；所述注气孔(4212)的开口边缘设置为由内向外逐渐扩张的内锥面(4217)，所述内锥面(4217)与阀头的外锥面(4223)匹配。

3.如权利要求1或2所述的用于钻具的可调式混合器，其特征在于，所述阀体(421)的注气孔(4212)端的外壁上设置有凸缘(4215)，所述第二气孔(413)四周设置有用于连接所述凸缘(4215)的连接孔(416)。

4.如权利要求1所述的用于钻具的可调式混合器，其特征在于，所述混合器主体(41)为圆柱形结构，所述中心孔(411)沿混合器主体(41)的轴向贯通；混合器主体(41)的两端分别设置有公接头(417)和母接头(418)。

5.如权利要求1或4所述的用于钻具的可调式混合器，其特征在于，所述第一气孔(412)和第二气孔(413)围绕中心孔(411)的周向间隔设置。

6.如权利要求1所述的用于钻具的可调式混合器，其特征在于，还包括第一内管短节(44)，所述第一内管短节(44)为圆柱形套筒，所述第一内管短节(44)与所述控制阀(42)注气腔一端的中心孔(411)连接。

7.一种不提钻气举反循环钻具，其特征在于，包括依次设置的空气压缩机(1)、气水龙头(2)、双壁钻杆(3)、可调式混合器(4)、单壁钻杆(5)和钻头(7)，所述可调式混合器(4)为权利要求1～6任一项所述的用于钻具的可调式混合器，所述可调式混合器(4)沿钻具长度方向依次设置有多个；相邻所述可调式混合器(4)的间距S≤Δh，Δh为混合器沉没深度上限值与混合器沉没深度下限值的差值。

8.如权利要求7所述的不提钻气举反循环钻具，其特征在于，所述注气腔(425)的开启压力范围为

其中，h₀为泥浆液面至气水龙头(2)最高点的距离；α为最优沉没比，取值范围为0.5～0.9；P为空压机额定风压；P′为气管道压力损失，取0.05～0.1MPa；γ₀为孔内钻具外的泥浆的相对密度；ρ为钻井井壁与双壁钻具之间的环空中钻井液密度；g为重力加速度；d为阀芯的活塞端的直径。

9.一种不提钻气举反循环钻进方法，其特征在于，采用权利要求8所述的钻具，具体包括以下步骤：

步骤1，使用单壁钻杆(5)正循环开孔钻进至一定孔深，所述孔深根据设计钻孔深度确定；

步骤2，提出孔内部分钻具，接入首个可调式混合器(4)和双壁钻杆(3)，下钻继续钻进；

步骤3，继续钻进至首个可调式混合器(4)或最新接入的可调式混合器(4)向下移动距离为S时，接入下一个可调式定深混合器和双壁钻杆(3)，继续钻进；其中，S＝Δh，Δh为混合器沉没深度上限值与混合器沉没深度下限值的差值；

步骤4，重复步骤3，直至钻进至设计孔深H，H＝H₁+L，其中，H₁为首个混合器沉没深度，L为尾管长度。

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