CN112855025B - 一种热致裂辅助钻头高效破岩钻井提速系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热致裂辅助钻头高效破岩钻井提速系统，其装置包括甲烷罐、氧气罐、钻井液罐、加压空气罐、高压管汇、连接接头、三通道旋转接头、涡轮钻具、燃烧室、钻头。所述涡轮钻具为井底钻头提供扭矩；甲烷在所述燃烧室内点燃，并通过火焰喷嘴将火焰喷向钻头，最终通过所述钻头内的火焰喷射路径喷向井底岩石；所述钻头内还有加压空气通道，加压空气也最终喷向井底。本发明可实现高温火焰致裂岩石辅助钻头破岩，有效保护钻齿，延长钻齿的寿命；此外在火焰加热后通过钻井液快速的冷却井底岩石，能够在岩石内部二次引入更多的裂缝，提高破岩效率。

Description

一种热致裂辅助钻头高效破岩钻井提速系统

技术领域

本发明涉及钻井领域，更具体地说，涉及一种热致裂辅助钻头高效破岩钻井提速系统。

背景技术

随着石油勘探的不断发展，石油钻井开始向更深的地层迈进，钻井深度也不断的增大，石油工作者也面临着在硬地层、复杂地层中钻进的难题。如何高效的破岩成为石油工作者研究的重点。为了增加深部地质资源的开采的经济可行性，需要改善钻井过程的效率，尤其是在硬质结晶岩中，从而提高深部钻探项目的经济性。常规机械破岩工具提高机械钻速效果不够显著，因此，全世界都在研究替代常规岩石破碎机制的钻井方法，例如热致裂、电脉冲、等离子和水力喷射。但目前，这些技术大多处于室内研究阶段，配套装置也不成熟，离现场推广应用还存在一定距离。

热致裂是一种非接触式岩石劣化方法，利用外界提供燃料加热岩石，致使岩石产生裂纹的一种新型技术。该技术避免了钻头磨损，并且在硬岩石中具有出色的钻探性能。并且有研究发现，火焰加热后快速冷却井底的岩石，能够在岩石内部引入更多的裂缝，提高破岩效率。

基于热致裂与传统机械破岩相结合的新式破岩方法的专利也有出现，如申请号201310351447.9的中国专利，其也实现燃烧热能和机械能的联合破岩，其火焰从钻齿之间喷出，在火焰高温加热岩石后利用钻齿对岩石进行破坏，但其存在以下问题：一是空气钻井地层出水引起的井壁失稳问题极为突出，是现阶段制约空气钻井推广应用的技术瓶颈，加之深部硬地层钻井中，下部钻具和钻头横向振动极为剧烈，横向加速度一般都会在20g以上，最大可以到达80g(Dykstra,M.W.,Chen,D.C.K.,Warren,T.M.,1995.Drillstringcomponent mass imbalance:a major source of down-hole vibrations.SPE/IADC29350)，导致下部钻具、钻头与井壁发生强烈碰撞，巨大的钻柱横振加速度足以使井壁岩石受钻柱碰击产生不可恢复的破坏，加剧井壁失稳，虽然上述专利中提出了利用燃烧热能将井壁陶瓷化的方案，但陶瓷化的井壁不能解决地层出水和钻柱碰击井壁导致的井壁失稳问题，特别是空气钻井中，下部钻具在缺乏钻井液阻尼的作用下振动更加剧烈；二是只能靠转盘提供扭矩，适应性较差，不能满足复杂结构井的需求；三是没有与配套的井下工具结合以形成一套完整的钻井技术，与实地使用存在一定的差距，很难在工程上推广应用。

综上所述，常规机械破岩工具提速效果不佳，新型破岩技术的配套设备不能实现工业化应用，急需研发一种热能与机械能综合破岩方法，并且能够与现有的钻采技术实现良好的过渡，能通过热能、机械能综合破岩方法提高钻进速度、节省钻井成本，并推进钻井工具的发展。

发明内容

针对上述问题，本发明克服现有技术存在的缺陷，提供一种钻井效率高、减少钻头摩损、可以进行深层复杂结构井钻探的采用火焰喷射的热致裂辅助钻头高效破岩钻井提速系统。

本发明的技术方案是：

一种热致裂辅助钻头高效破岩钻井提速系统，包括钻井架、甲烷罐、氧气罐、加压空气罐、钻井液罐、绞车、管道、高压管汇、三通道旋转接头、涡轮钻具、连接接头、钻柱、燃烧室、钻头。

所述钻井架竖直立于待钻井口之上，在其上部设有滑轮，下部固定在地面。

在所述甲烷罐、氧气罐、加压空气罐、钻井液罐下分别连接有甲烷管道、氧气管道、加压空气管道、钻井液管道，每根管道上均装有一阀门，用以控制流体流量；所述管道沿井架布置，并通过螺纹接入所述高压管汇，且在连接处设置有密封；钻井液管道只延伸至高压管汇，此后钻井液沿钻柱向井底流去；氧气管道、甲烷管道与空气管道再由高压管汇内部通过螺纹接入，一直沿钻柱延伸至所述钻头。

所述绞车上缠有足够长度、足够强度的钢丝，可以使用手柄或其上所安装的电机实现钢丝的收放，在钢丝的末端上固定有一挂钩，用以连接高压管汇。

所述三通道旋转接头是一种360°旋转输送介质的密闭旋转连接器，目前已广泛投入商业使用，其可将液体从管道的一方输入到旋转或往复运动的设备中，再从其中排出；所述三通道旋转接头中空，其顶部设有3个连接孔，通过螺纹与氧气管道、甲烷管道、空气管道相连接，且在连接处设置有密封；在三通道旋转接头的内部设有三条管道与轴承，分别与上部的氧气管道、甲烷管道、空气管道相接；在所述三通道旋转接头下部与氧气管道、甲烷管道、空气管道通过螺纹连接，且在连接处设置有密封，并一直沿钻柱向下延伸；氧气管道、甲烷管道通过螺纹连接至所述燃烧室，且在连接处设置有密封；三通道旋转接头的下部所接空气管道通过螺纹连接至所述钻头，且在连接处设置有螺纹。

所述涡轮钻具位于所述三通道旋转接头的下部，并通过螺钉实现连接。

进一步的，钻井液流经涡轮钻具，首先流过平衡毂，所述平衡毂外部环绕设置有过流板，所述过流板为矩形长条，其中心部位高度低于两侧高度，使得钻井液能够尽可能均匀的流向涡轮；所述涡轮分为涡轮定子与涡轮转子，所述涡轮定子与涡轮转子外部均设有叶片，所述涡轮定子与涡轮转子叶片倾角相反，钻井液先通过涡轮定子的叶片，随后通过涡轮转子叶片，并由此驱动涡轮转子旋转，涡轮转子将动力通过键传递给转轴，并最终传递给井底钻头；转轴的上部为实体，下部为壳体，且下部壳体直径大于上部实体，在过渡位置为圆台形状，且在圆台上开有两扇形过流孔，使得钻井液能通过此孔流入并最终汇入所述钻头内部；在所述圆台壳体下方为圆柱壳体，末端又为圆台壳体作连接头。

进一步的，在涡轮下方设置有轴承，以平衡转轴轴向力；在转轴上设置有轴肩以定位平衡毂、涡轮、轴承。

进一步的，所述涡轮钻具下部为钻头，两者之间利用螺纹通过连接接头进行连接，所述燃烧室最大直径小于钻头空腔最小直径，使得燃烧室可以放置于所述钻头内部。

更进一步的，所述燃烧室为壳体结构，其内部设有三处柱状空间，从上至下分别为混气室、燃烧缸、导火室；所述混气室、燃烧缸为等径壳体，导火室上部为等径壳体，下部为圆台壳体，其最下部凸起一小段圆柱状壳体作为火焰喷嘴，所述燃烧室火焰喷嘴与所述钻头火焰喷射主道通过螺纹相接，接口处设置有密封；在所述混气室上部开有两螺纹孔，用以连接氧气管道与甲烷管道；在所述混气室与燃烧缸之间开有一通孔，使混合后的甲烷与氧气通过；在所述燃烧缸与导火室之间也开有一通孔，用以引导火焰流向下部；在所述燃烧缸外设有电池组，在所述燃烧缸的内部设有电阻丝，所述电池组为内部的电阻丝供电，通电后，电阻丝发热，当温度达到甲烷着火点后，甲烷燃烧；燃烧的火焰沿着导火室喷出并最终由火焰喷嘴喷向钻头。

更进一步的，燃烧室外流动的钻井液将为燃烧室降温，提高燃烧室使用寿命。

更进一步的，所述三通道旋转接头的下部所接的空气管道一直沿钻柱延伸至钻头，与钻头的加压空气主通道通过螺纹相连接，且在连接处设置有密封。

更进一步的，所述钻头为PDC钻头，在其刀翼上安装有PDC钻齿，在刀翼冠部安装有锥型齿；所述钻头内部还设有火焰喷射路径，所述火焰喷射路径由火焰喷射主道和3条火焰喷射通道组成。火焰喷射主道接收来自火焰喷嘴喷出的火焰，再由三条火焰喷射支道喷出，作用于井底岩石。

更进一步的，所述火焰喷射主道先竖直向下延伸，然后在水平方向延伸，并在水平主道结束位置竖直向下延伸出三条辅道，一直贯通钻头。

在所述钻头火焰喷射通道的外部，环绕设置有高压气体通道，所述高压气体通道由加压空气主通道、加压空气分流腔、以及10-16条加压空气分支通道构成；在所述方形拓展道上方开有加压空气主通道，由加压空气主通道接收来自空气管道的加压空气，加压空气传至加压空气分流腔再分散至若干支道，并喷向井底，形成空气屏障，隔开井底钻井液，为火焰创造出喷射环境。

进一步的，所述加压空气分流腔长度、宽度大于火焰喷射通道主道，使得在火焰喷射通道外部可以设置加压空气分支通道。

进一步的，所述火焰喷射主道接收来自燃烧室的火焰，并沿着火焰喷射通道一直射向井底岩石；在涡轮钻具作用下，钻头旋转，喷射的火焰转换位置，加压空气罩位置也改变，原位置马上有钻井液涌入，同时切削齿对加热并液冷的岩石进行切削。

本发明的有益效果是：提供了一种适用于任一井型、在钻井液循环作用下实现热致裂的方案，并与现有的井下工具结合在一起，更贴近于实际钻井情况，可实现热能与机械能联合破岩，在火焰加热后通过钻井液快速的冷却井底岩石，能够在岩石内部引入更多的裂缝，此后进行岩石破碎工作，有效的保护了钻齿，延长钻齿寿命，并能提高破岩效率。

附图说明

图1为一种热致裂辅助钻头高效破岩钻井提速系统结构场景Ⅰ；

图2为图1中I处的局部放大图；

图3为图1中Ⅱ处的局部放大图；

图4为图1中Ⅲ处的局部放大图；

图5为钻头剖视图；

图6为钻头等轴测图；

图7岩石破碎示意图；

图8为一种热致裂辅助钻头高效破岩钻井提速系统结构场景Ⅱ。

图中所示：

1甲烷罐,2甲烷管道,3氧气罐,4氧气管道,5绞车,6钢丝,7钻井架,8高压管汇,9连接接头,10方钻杆，11方钻杆安全接头，12钻杆，13转换接头，14钻铤，15三通道旋转接头，16涡轮钻具，16-1平衡毂，16-2涡轮定子，16-3涡轮转子，16-4连接键，16-5转轴，16-6轴承，16-7轴承稳定筒，16-8过流孔，16-9涡轮钻具外壳，17钻头接头，18燃烧室，18-1混气室，18-2燃烧缸，18-3导火室，18-4火焰喷嘴，18-5电池组，18-6电阻丝，19钻头，19-1加压空气主通道，19-2加压空气分流腔，19-3加压空气分支通道，19-4PDC齿，19-5火焰喷射通道，19-6火焰喷射主道，19-7锥型齿，19-8水眼，20钻井液管道，21钻井液罐，22空气管道，23加压空气罐，24加压空气，25火焰，26井底钻井液，27井底岩石，28初始裂纹。

具体实施方式1

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-6所示，一种热致裂辅助钻头高效破岩钻井提速系统，包括甲烷罐1、氧气罐3、钻井液罐21、绞车5、加压空气罐23、钻井架7、钢丝6、高压管汇8、连接接头9、方钻杆10、方钻杆安全接头11、钻杆12、转换接头13、钻铤14、三通道旋转接头15、涡轮钻具16、钻头接头17、燃烧室18、钻头19。

所述甲烷罐1、氧气罐3、钻井液罐21、加压空气罐23为承压罐体，依靠其下方的支座立于地面，且罐体下方连接有管道并沿井架连接至所述高压管汇8，在所述罐体的下方管道上均设有一阀门用以控制流体流量。

所述钻井架7立于地面之上，在其顶部水平杆上设有一滑轮，钢丝6可在其中滑动。

所述钢丝6末端与一倒钩相连，另一端固定在绞车5上；所述绞车5内部设置有电机，电机工作可实现钢丝6的缩放，以此来实现钻柱的升降。

所述高压管汇8顶部侧壁开有四个螺纹孔，分别与甲烷管道2、氧气管道4、空气管道22、钻井液管道20相接，在高压管汇8内侧，同样依靠螺纹接有甲烷管道2、氧气管道4、空气管道22，并一直沿钻柱向下延伸，所述钻井液管道只连接至此处，钻井液顺此管道沿井下工具流入井底。

在所述高压管汇8下部与连接接头9相接，所述连接接头9两端为圆台形状，中部为圆柱，且在两端圆台处设置有外螺纹，以此与所述高压管汇8相连。

在所述连接头9下部为方钻杆10，两者通过螺纹进行连接，所述方钻杆10起着承受钻柱重量的作用。

在所述方钻杆10的下部为方钻杆安全接头11，所述方钻杆安全接头11为上凹下凸的圆台结构，且在凹凸位置分别设置有内、外螺纹，以此连接所述方钻杆10与钻杆12。

所述钻杆12为上凹下凸的管体，起着运输钻井液，延长钻柱的作用；所述钻杆12在凹、凸处分别设置有内外螺纹，以此与其他部件连接。

在所述钻杆12的下方为转换接头13，两者通过螺纹进行连接。

在所述转换接头13的下部为钻铤14，为钻头施加钻压，控制井斜，减轻钻头的跳动与摆动，所述转换接头13与钻铤14之间亦通过螺纹进行连接。

在所述钻铤14下部通过螺钉与所述三通道旋转接头15进行连接，且在连接处设置有密封。

所述三通道旋转接头15为一种将流体介质从静态系统输入到动态旋转系统的过渡连接密封装置；所述三通道旋转接头15中空，其顶部设有3个连接孔，通过螺纹与氧气管道4、甲烷管道2、空气管道22相连接，且在连接处设置有密封；在所述三通道旋转接头15的内部设有三条管道与轴承，分别与上部的氧气管道4、甲烷管道2、空气管道22相接；在所述三通道旋转接头15下部与氧气管道4、甲烷管道2、空气管道22通过螺纹连接，且在连接处设置有密封，并一直沿钻柱向下延伸；氧气管道4、甲烷管道2通过螺纹连接至所述燃烧室，且在连接处设置有密封；三通道旋转接头15下部所接的空气管道22通过螺纹连接至所述钻头19，且在连接处设置有螺纹。

在所述三通道旋转接头15下方通过螺钉与所述涡轮钻具16相连；所述涡轮钻具16由平衡毂16-1、涡轮定子16-2、涡轮转子16-3、连接键16-4、转轴16-5、轴承16-6、轴承稳定筒16-7、以及涡轮钻具外壳16-7组成；当钻井液流经所述涡轮钻具16时，首先流过平衡毂16-1，所述平衡毂16-1外部环绕设置有矩形长条，所述矩形长条其中心部位高度低于两侧高度，使得钻井液能够尽可能均匀的流向涡轮；所述涡轮分为涡轮定子16-2与涡轮转子16-3，涡轮定子16-2与涡轮转子16-3外部均设有叶片，所述涡轮定子16-2与涡轮转子16-3叶片倾角相反；钻井液先通过涡轮定子16-2的叶片，随后通过涡轮转子16-3叶片，并由此驱动涡轮转子16-3旋转，涡轮转子16-3将动力通过键16-4传递给转轴16-5，并最终传递给井底钻头19；转轴的上部为实体，下部为壳体，且下部壳体直径大于上部实体，在过渡位置为圆台形状，且在圆台上开有两扇形过流孔16-8，使得钻井液能通过此孔流入并最终汇入所述钻头19内部；在所述圆台壳体下方为圆柱壳体，末端又为圆台壳体作连接头。

在所述涡轮下方设置有轴承16-6，在所述轴承16-6下部安装有轴承稳定筒16-7，轴承稳定筒16-7为壳体装置，其下部与所述涡轮钻具外壳16-9底部接触，以平衡转轴16-1轴向力；在转轴上设置有轴肩以定位平衡毂16-1、涡轮、轴承16-6。

所述涡轮钻具16下部与钻头接头17通过螺纹进行连接，所述钻头18亦通过螺纹与钻头接头17连接。

所述燃烧室18为一壳体结构，其外部最大直径小于所述钻头19空腔直径，使得燃烧室18可以放置于钻头19内。所述燃烧室18内部开有三个空腔，从上到下依次为混气室18-1、燃烧缸18-2、导火室18-3；其中所述混气室18-1、燃烧缸18-2为等径壳体，导火室18-3上部为等径壳体，下部为半径逐渐减小的圆台壳体，以此实现火焰的集聚，为火焰喷射做好准备。在导火室的最下部凸起一小段圆柱状壳体作为火焰喷嘴18-4。在所述混气室18-1上部开有两通孔，分别用以连接氧气管道4与甲烷管道2，并在连接处设置有密封措施；在所述混气室18-1、燃烧缸18-2之间开有一通孔，让混合后的氧气与甲烷通过。在所述燃烧缸18-2内部设置有电阻丝18-6，在所述燃烧缸18-2外壁设有电池组18-4为电阻丝18-6供电；当甲烷与氧气流经燃烧室，电阻丝18-6发热，当温度达到甲烷着火点后，甲烷燃烧，由此产生火焰。在所述燃烧缸18-2与导火室18-3之间开有一通孔，引导火焰由此通过，并通过所述火焰喷嘴18-4传至所述钻头19。

在所述燃烧室18外部有钻井液流动，为燃烧室降温。

进一步的，所述钻头19为5刀翼PDC钻头，在刀翼之间设置有水眼19-8，共设有五个水眼；在其中四个刀翼中，每个刀翼的冠部布有一排PDC齿19-4与一排锥型齿19-7，且在各刀翼上，PDC齿总在锥形齿外部，双排布齿使得切削齿的寿命更长，不同类型的切削齿混合作用有利于提高破岩效率。在另一刀翼的冠部的外侧布有一排PDC齿并在其旁边设置有火焰喷射通道19-5与加压空气通道19-3，将火焰喷射通道置于刀翼上，离井底岩石更近，更利于热致裂的实现。在各刀翼保径部位也布有两排PDC齿。

进一步的，所述火焰喷射路径由火焰喷射主道19-6和三条火焰喷射通道19-5组成，其中，火焰喷射主道19-6在钻头19轴线处向下后再在水平方向延伸，并在水平方向上竖直向下延伸出3条支道。火焰喷射主道19-6接收来自火焰喷嘴18-4喷出的火焰，再由三条火焰喷射支道19-5喷出，作用于井底岩石。

进一步的，在所述钻头所述火焰喷射通道19-5的外部，设有加压空气分支通道19-3；所述加压空气通道由加压空气主通道19-1、加压空气分流腔19-2与16条加压气体分支通道19-3组成。所述加压空气主通道19-1为一竖直圆形通道，其上部与空气管道22相接。所述压空气分流腔19-2为一方形空间，其上部加压空气主通道19-1相通，下部与加压气体分支通道19-3相通，使得来自空气管道22的加压空气能够分散至16条加压气体分支通道19-3，并最终形成空气屏障，隔开井底钻井液26，为火焰创造出喷射环境。所述加压空气分流腔19-2长度、宽度大于三条火焰喷射通道19-5，使得在火焰喷射通道19-5外部可以设置加压空气分支通道。

如上，加压空气24隔开井底钻井液26，火焰25由火焰喷射通道19-5喷出后作用于井底岩石27，井底岩石产生热应力，但由于作用时间较短，所产生裂纹数较少；随着钻头19转动，井底钻井液26涌入被火焰喷射加热的岩石，瞬间冷却岩石，巨大的温差造成极大的温差应力，产生裂纹28，再由钻头19进行切削，由此实现钻齿保护，提高破岩效率。

具体实施方式2

如图7所示，为一种热致裂辅助钻头高效破岩钻井提速系统在水平井中的实施案例。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，如所述钻头19亦可为三刀翼、四刀翼、六刀翼等PDC钻头，其亦可采用单齿布齿，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种热致裂辅助钻头高效破岩钻井提速系统，其特征在于，包括甲烷罐(1)、氧气罐(3)、钻井液罐(21)、加压空气罐(23)、高压管汇(8)、连接接头(9)、涡轮钻具(16)、三通道旋转接头(15)、钻头(19)、燃烧室(18)；

所述甲烷罐(1)、氧气罐(3)、钻井液罐(21)和加压空气罐(23)下部分别接有甲烷管道(2)、氧气管道(4)、钻井液管道(20)、空气管道(22)，且均设有一阀门用以控制流体的流量；

所述燃烧室(18)位于所述钻头(19)的内部，所述燃烧室(18)上部通过螺纹与氧气管道(4)、甲烷管道(2)相连接，且在连接处设置有密封；所述燃烧室(18)内部设置有一电阻丝(18-6)，将引入燃烧室(18)的甲烷加热至燃点，由此产生火焰(25)，火焰(25)由燃烧室(18)喷向钻头(19)，所述钻头(19)内有加压空气(24)喷向井底，形成空气保护罩，隔开井底钻井液(26)；

所述系统的工作过程包括以下步骤：

S1,将甲烷、氧气、加压空气、钻井液输送至井下；

S2，钻井液流经涡轮钻具，驱动涡轮转子转动，为钻头提供扭矩；加压空气流入钻头，喷向井底，形成空气保护罩；甲烷、氧气在燃烧室内混合，电阻丝将甲烷加热至燃点，甲烷燃烧形成火焰，火焰通过喷嘴直接加热井底岩石；

S3，钻头旋转，钻井液迅速冷却加热后的岩石，同时钻头开始破碎岩石，破碎的岩屑由钻井液带出井底。

2.根据权利要求1所述的一种热致裂辅助钻头高效破岩钻井提速系统，其特征在于，所述甲烷管道(2)、氧气管道(4)、钻井液管道(20)、空气管道(22)管道沿井架(7)布置，并通过所述高压管汇(8)接入钻柱；

所述钻柱自上而下依次为：方钻杆(10)、方钻杆安全接头(11)、钻杆(12)、转换接头(13)、钻铤(14)，通过螺纹实现彼此连接；

所述钻井液管道(20)通过螺纹接入高压管汇(8)，且在接口处设置有密封，钻井液沿钻柱内空间一直流向底部岩石；

所述三通道旋转接头(15)其内部含管道与轴承，是一种360°旋转输送介质的密闭旋转连接器；

所述氧气管道(4)、甲烷管道(2)与空气管道(22)沿钻柱通过螺纹接入三通道旋转接头(15)上部接口，再由三通道旋转接头(15)下部接口通过螺纹接入，且在接口处设置有密封，一直延伸至所述钻头(19)。

3.根据权利要求1所述的一种热致裂辅助钻头高效破岩钻井提速系统，其特征在于，在所述三通道旋转接头(15)下方设置有涡轮钻具(16)，钻井液流经涡轮转子(16-3)，驱动涡轮转子(16-3)转动，连接键(16-4)将动力传递给转轴(16-5)，并最终为所述钻头(19)提供扭矩；

所述转轴(16-5)上部为实体，下部为壳体，且下部壳体直径大于上部实体，在过渡位置为圆台形状，且在圆台上开有两个扇形过流孔(16-8)，使得钻井液能通过此孔流入并最终流进所述钻头(19)内部。

4.根据权利要求1所述的一种热致裂辅助钻头高效破岩钻井提速系统，其特征在于，所述燃烧室(18)为一壳体，内部开有三个空腔，从上到下依次为混气室(18-1)、燃烧缸(18-2)、导火室(18-3)，其中所述混气室(18-1)、燃烧缸(18-2)为等径壳体，导火室(18-3)上部为等径壳体，下部为圆台壳体，其最下部凸起一小段圆柱状壳体作为火焰喷嘴(18-4)；在所述混气室(18-1)上部开有两螺纹孔，用以连接所述氧气管道(4)与甲烷管道(2)；在所述混气室(18-1)、燃烧缸(18-2)之间开有一通孔，在所述燃烧缸(18-2)与导火室(18-3)之间也开有一通孔，在所述燃烧缸(18-2)外设有电池组(18-5)。

5.根据权利要求4所述的一种热致裂辅助钻头高效破岩钻井提速系统，其特征在于，所述燃烧室(18)的最大直径小于所述钻头(19)内腔体，使得燃烧室(18)能放入钻头(19)内，且所述火焰喷嘴(18-4)与钻头(19)的火焰喷射主道(19-6)通过螺纹连接，且连接处设置有密封。

6.根据权利要求4所述的一种热致裂辅助钻头高效破岩钻井提速系统，其特征在于，所述燃烧室(18)外壁有钻井液流动，为燃烧室(18)降温。

7.根据权利要求1所述的一种热致裂辅助钻头高效破岩钻井提速系统，其特征在于，所述钻头(19)内部设有火焰喷射路径，所述火焰喷射路径由一条火焰喷射主道(19-6)和三条火焰喷射通道(19-5)组成，所述火焰喷射主道(19-6)接收来自火焰喷嘴(18-4)喷出的火焰，再由火焰喷射通道(19-5)喷出，作用于井底岩石；

所述火焰喷射主道(19-6)先竖直向下延伸，然后在水平方向延伸，并在水平主道结束位置竖直向下延伸出三条火焰喷射通道(19-5)，一直贯通钻头(19)；

在所述火焰喷射通道(19-5)的外部，环绕设置有高压气体通道，所述高压气体通道由加压空气主通道(19-1)、加压空气分流腔(19-2)、以及10-16条加压空气分支通道(19-3)构成；所述加压空气主通道(19-1)上部接口通过螺纹与空气管道(22)连接，且在连接处设置有密封，由加压空气主通道(19-1)接收来自空气管道(22)的加压空气，加压空气传至加压空气分流腔(19-2)再分散至加压空气分支通道(19-3)，并喷向井底，形成空气屏障，隔开井底钻井液，为火焰创造出喷射环境；

所述加压空气分流腔(19-2)长度、宽度大于火焰喷射通道(19-5)，使得在火焰喷射通道(19-5)外部可以设置加压空气分支通道(19-3)，使得流过的加压空气为喷射火焰提供保护罩，隔开井底的钻井液。

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