一种气举正循环钻进用混合器的制作方法

本发明涉及气举正循环钻进技术领域，具体为一种气举正循环钻进用混合器。

背景技术：

气举正循环钻进工艺为大口径地热井特殊开采技术研究项目的一个研究内容，该项目主要总结气举正循环钻进工艺在大口径地热井施工中的应用情况，并对比分析常规大口径地热井施工工艺。

气举正循环钻进效率高，特别是在漏失层中钻进，正循环工艺泥浆严重漏失，钻进不能进行；气举反循环工艺在地下水供给不足的情况下，也会产生补浆跟不上，导致钻进中断等问题。采用气举正循环工艺后，一方面该工艺的环空气举作用很好地疏通了地层中的出水孔隙，使地下水参与了钻孔循环，达到了维持钻井液循环的目的；另一方面，钻进和洗井过程合二为一，井壁的泥皮和含水层被充分清洗和疏通，从而提高出水量。总之，该工艺能减少大口径地热井成井难度，减少成井风险。

气举正循环钻进，即在“牙轮正循环钻进”的基础上，利用空压机将压缩空气沿双通道气水龙头、双壁主动钻杆、双壁钻杆的内外管环隙，送至位于双壁钻杆某一设计深度的气举混合器。压气通过气举混合器外花管分散后，进入双壁钻杆与孔壁的环状空间，与正循环钻井液混合，形成比重小于管内和气举混合器以下环空钻井液的气、液、固三相流，三相流上返过程中，压气膨胀做功，压力能转换为动能，携带钻井液加速上返；这时压气不断进入钻孔环空，使得三相流的流动与钻杆内钻井液压力之间不断产生压差，将裂隙含水层中的地下水抽吸到钻孔内部，连同钻孔环空循环液一起以较高的速度举升，携带岩屑排出孔外，流入泥浆池。

气举正循环混合器是实现气举正循环的关键部件，它的结构性能对项目的试验至关重要，但是现有技术中混合器存在以下缺陷：1、混合器内高速的压缩空气气流流出时，会对钻孔孔壁造成直接冲刷，容易损坏钻孔；2混合器需要与单壁钻杆进行连接，由于单壁钻杆型号不一，还需要对应单壁钻杆制造出很多种尺寸不一的混合器的接头体，十分麻烦，而且浪费资源。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种气举正循环钻进用混合器，以解决上述背景技术中提出的问题。所述气举正循环钻进用混合器可以实现很好的流通气体，实现气液混合与举升作用，而且接头体和转换接头的设置，能够实现与双壁钻杆、单壁钻杆的连接作用；桥式外花管上设有桥孔切缝，能有效的防止高速气流直接对钻井孔壁造成冲击，保护钻井；而且桥式外花管可以很轻松的进行拆装，十分方便更换，结构简单，但是非常有效，能够很好的在气举正循环钻进中完成气液混合的作用。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种气举正循环钻进用混合器，包括接头体、内芯、桥式外花管和转换接头，

内芯，其位于所述接头体的内腔，所述内芯呈公接头的一端通过弹性挡圈与接头体相固定，所述内芯另一端通过凸台定位的方式与接头体相固定；所述内芯与接头体的内壁之间具有环形空隙；

桥式外花管，其套接到所述接头体外侧；

转换接头，其螺纹连接到所述接头体远离所述内芯公接头端的另一端；

其中，所述桥式外花管外表面开设有中部凸起的桥孔，所述桥孔与桥式外花管之间形成可以双向喷流的桥孔切缝，所述接头体被桥式外花管包裹的侧壁贯通开设有通气孔，且通气孔与环形空隙相通。

优选的，所述转换接头套接在接头体时，转换接头与桥式外花管的壁厚面活动接触。

优选的，所述桥孔切缝的尺寸为0.5-1.0mm。

优选的，所述接头体的外侧壁上包裹有桥式外花管，所述桥式外花管的一端固定有凸块，所述凸块活动插接于接头体外壁开设的插孔内。

优选的，所述接头体、内芯、桥式外花管、凸块和转换接头的材质为4145H结构钢；所述接头体与转换接头的抗拉强度≥965Mpa，屈服强度≥760Mpa，伸长率≥13％。

优选的，所述凸块与桥式外花管为一体成型结构。

优选的，所述内芯与接头体之间的环形空隙内固定设置有内芯支撑。

优选的，所述内芯的两端均设置有O型密封圈。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的接头体通过其内螺纹和内芯公接头的配合设置，可以很好的与双壁钻杆相连接，实现相对固定，内芯一端通过弹性挡圈与接头体相固定，而且内芯的另一端与接头体通孔内的凸台完成定位，然后通过O型密封圈实现密封作用，防止从环形空隙近来的压缩空气从接头体通孔内泄漏。

本发明的接头体外侧壁上开设有插孔，插孔内活动插设有凸块，凸块与桥式外花管一体成型，使得结构更加稳固，桥式外花管一端通过凸块与插孔的插接作用相互配合固定，另一端通过转换接头来实现限位和固定作用，当转换接头套接在接头体时，转换接头与桥式外花管的壁厚面活动接触，对桥式外花管沿着轴向方向实现挤压效果，从而对桥式外花管实现两端的固定效果，当需要拆装桥式外花管时，只需先将转换接头拧下，然后即可拆下桥式外花管，十分简便。

本发明在环形空隙和桥式外花管之间的接头体上贯通开设有通气孔，用来让环形空隙内的压缩空气流通进入钻井内，进而实现气举正循环的气举作用，桥式外花管表面均匀开设有桥孔，桥孔中部凸起，从而形成了可以双向喷流的桥孔切缝，桥孔切缝的尺寸为0.5-1.0mm，适用于很多常见地层，适合当压缩气体通过通气孔流出时，从桥孔切缝处向钻井内喷流，而且因为桥孔缝隙可以双向喷流，将很大程度上减小了高速压缩气流对钻井孔壁的直接冲击，有效的防止高速气流对钻井孔壁造成破坏。

本发明在接头体下端加工有外螺纹，外螺纹的设置用来配合连接转换接头，转换接头的另一端也设置有外螺纹，一方面用来配合插接在单壁钻杆内，另一方面也是为了实现上述固定桥式外花管的作用，而且转换接头的设置，可以针对不同外径的单壁钻杆制造成不同型号，这样就不需要每对应一种单壁钻杆就更换一种接头体，而且转换接头的结构相比接头体的结构来说，相对比较简单，这也大大程度上减少了资源浪费，也节约了制造结构相对复杂的接头体的时间。

本发明的结构，可以实现很好的流通气体，实现气液混合与举升作用，而且接头体和转换接头的设置，能够实现与双壁钻杆、单壁钻杆的连接作用；桥式外花管上设有桥孔切缝，能有效的防止高速气流直接对钻井孔壁造成冲击，保护钻井；而且桥式外花管可以很轻松的进行拆装，十分方便更换，结构简单，但是非常有效，能够很好的在气举正循环钻进中完成气液混合的作用。

附图说明

图1为本发明的结构剖视图；

图2为本发明的桥式外花管结构示意图。

图中：1接头体、2内芯、3桥式外花管、4桥孔、5桥孔切缝、6转换接头、7弹性挡圈、8内芯支撑、11插孔、12通气孔、13环形空隙、31凸块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：

一种气举正循环钻进用混合器，包括接头体1、内芯2、桥式外花管3、凸块31和转换接头6，接头体1、内芯2、桥式外花管3、凸块31和转换接头6均采用4145H结构钢制成，且使得接头体1与转换接头6的抗拉强度≥965Mpa，屈服强度≥760Mpa，伸长率等于≥13％，以此来实现此混合器的高承载力要求，作为一个优选条件，当抗拉强度为1000Mpa、屈服强度为800Mpa、伸长率为15％时，接头体1和转换接头6更加容易实现制造，而且承载能力可以符合要求，并且接头处磷化处理，采用钢包塑护丝，以此更好的对接头处进行保护，增加其使用寿命。

接头体1一端的内侧壁加工有内螺纹，内螺纹用来配合插接双壁钻杆的外管，实现螺旋定位，接头体1另一端的外侧壁加工有外螺纹，外螺纹用来配合插接单壁钻杆，完成与单壁钻杆的连接，从而实现气举正循环内循环液的流动。

接头体1的内腔中设置有内芯2，内芯2的一端设置为公接头型，内芯2设置为公接头型，是为了在接头体1与双壁钻杆外管连接时，内芯2可以与双壁钻杆内管的母接头配合插接，从而实现内芯2与双壁钻杆内管的密封连接，内芯2设置为公接头型的一端通过弹性挡圈7与接头体1相固定，内芯2另一端通过凸台定位的方式与接头体1相固定，内芯2的两端分别与接头体1进行轴向定位，能够有效的防止内芯2与接头体1之间发生相对运动。

内芯2的两端均设置有O型密封圈，O型密封圈的设置，一端用来加强内芯2与双壁钻杆内管连接处的密封效果，另一端用来加强内芯2与接头体1凸台连接处的密封效果，内芯2与接头体1的内壁之间形成环形空隙13，环形空隙13用来流通压缩空气，内芯2与接头体1之间的环形空隙13内固定设置有内芯支撑8，内芯支撑8可以对内芯2与接头体1之间起到支撑作用，能够使环形空隙13更好的完成压缩空气的流动作用。

接头体1的外侧壁上包裹有桥式外花管3，桥式外花管3的一端固定有凸块31，凸块31与桥式外花管3为一体成型结构，使得桥式外花管3的结构更加稳定，凸块31活动插接于接头体1外壁开设的插孔11内，插孔11开设在接头体1外侧壁内，桥式外花管3通过凸块31和桥式外花管3的配合插接，从而实现桥式外花管3对接头体1的初步固定作用。

桥式外花管3外表面开设有中部凸起的桥孔4，桥孔4与桥式外花管3之间形成可以双向喷流的桥孔切缝5，桥孔切缝5的尺寸为0.8mm，可以很好的适应很多常见地层，桥孔缝隙5可以双向喷流，将很大程度上减小了高速压缩气流对钻井孔壁的直接冲击，有效的防止高速气流对钻井孔壁造成破坏，接头体1被桥式外花管3包裹的侧壁贯通开设有通气孔12，且通气孔12与环形空隙13相通，通气孔12用来将环形空隙13内的压缩空气传输出去，然后通过桥孔缝隙5双向喷流进入钻井孔内，实现气举作用。

接头体1加工有外螺纹一端通过螺纹配合套接有转换接头6，当转换接头6套接在接头体1时，转换接头6与桥式外花管3的壁厚面活动接触，使转换接头6实现对桥式外花管3远离凸块31一端的挤压固定，从而将桥式外花管3固定在插孔11和转换接头6之间，使其无法发生移动，转换接头6远离接头体1一端外侧壁也加工有外螺纹，转换接头6的外螺纹用来插接于单壁钻杆中，转换接头6的设置，可以针对不同外径的单壁钻杆制造成不同型号，这样就不需要每对应一种单壁钻杆就更换一种混合器的接头体1。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。