用正循环潜孔锤实施反循环钻进的配套钻具的制作方法

本实用新型涉及钻探技术领域，具体涉及一种用正循环潜孔锤实施反循环钻进的配套钻具。

背景技术：

空气钻进是利用高压空气驱动潜孔锤进行钻进作业，是一种高效的钻进方式。按循环方式可以分为空气正循环钻进和空气反循环钻进，正循环钻进使用普通单壁钻杆和正循环潜孔锤即可实现，是高压空气经由钻柱内孔输送入井底，携带岩屑后经由钻柱和钻孔壁之间的环空上返，这种工艺的优势是钻具配置简单、耐用性好、使用维护成本低，但劣势也很明显，就是冲洗介质的上返速度受钻孔口径的影响，一般成孔直径较小，而且遇破碎或者坍塌地层，环空有大的裂隙，就无法实施正循环钻进。反循环钻进要使用双壁钻杆和反循环潜孔锤组合实现，高压空气从双壁钻杆的环空通道输送入井底，携带岩屑后冲洗介质从双壁钻杆的中心通道上返，这种工艺中，双壁钻杆携带岩屑的冲洗介质直接由反循环潜孔锤导入钻具的中心通道上返，冲洗介质的上返速度与钻孔的口径是没有关系的，可以施工大口径钻孔。另外由于孔壁不必受到上返介质的冲刷，即使遇到破碎和坍塌地层，也可以顺利实施钻进。但是目前反循环潜孔锤技术还不够成熟，制造成本高，使用寿命短，用这种双壁钻杆和反循环潜孔锤组合钻具还有一定难度，基于此，我们研发了一种用正循环潜孔锤代替反循环潜孔锤来实现反循环钻进的配套钻具。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种用正循环潜孔锤实施反循环钻进的配套钻具，该配套钻具具有结构简单，制造成本低，钻孔效果好的优点。

本实用新型提供了一种用正循环潜孔锤实施反循环钻进的配套钻具，其特征在于：包括位于最底端的正循环潜孔锤、连接在正循环潜孔锤上端的导入装置、连接在导入装置上端的阻隔装置、连接在阻隔装置上端的稳定装置、连接在稳定装置上端的若干反循环钻杆、连接在钻杆上端的钻机动力机头，所述钻机动力机头包括岩屑总出口和介质入口，所述反循环钻杆、稳定装置、阻隔装置均为内外套管结构，反循环钻杆包括钻杆内管、套在钻杆内管外部的钻杆外管，钻杆内管中心设有钻杆中心通道，钻杆内管与钻杆外管之间设有钻杆环空通道；所述稳定装置包括稳定内管、套在稳定内管外部的稳定外管、安装在稳定外管外部的稳定翅片板，稳定内管中心设有稳定装置中心通道，稳定外管与稳定内管之间设有稳定装置环空通道；所述阻隔装置包括阻隔内管、套在阻隔内管外部的阻隔外管、安装在阻隔外管外部的阻挡盘，阻隔内管中心设有阻隔装置中心通道，阻隔外管与阻隔内管之间设有阻隔装置环空通道；所述导入装置为圆筒形，导入装置上设有导流孔、环空管路连接孔、介质输送孔、和潜孔锤连接孔，导流孔上口位于导入装置上端中心、下口位于导入装置中部的侧壁上，环空管路连接孔环套在导流孔上口外周，潜孔锤连接孔位于导入装置底端中心，潜孔锤连接孔与环空管路连接孔之间通过介质输送孔连通，导流孔与环空管路连接孔、介质输送孔均不连通；导流孔、阻隔装置中心通道、稳定装置中心通道、钻杆中心通道与岩屑总出口依次连通组成岩屑上返通道；介质入口、钻杆环空通道、稳定装置环空通道、阻隔装置环空通道、环空管路连接孔、介质输送孔和潜孔锤连接孔依次连通组成介质输入通道。

作为本技术方案的进一步改进，所述稳定翅片板呈竖直状分布在稳定外管外圆周面上，稳定翅片板外端面上均匀分布若干合金切割头，相邻的稳定翅片板之间设有加强板。

作为本技术方案的进一步改进，所述阻挡盘包括固定在阻隔外管上的固定法兰板、安装在固定法兰板上方的阻隔胶垫、安装在阻隔胶垫上方的活动法兰板，所述阻隔胶垫由若干片叠加组成，相邻阻隔胶垫之间设置间隔垫，间隔垫直径小于阻隔胶垫，使叠加后的阻隔胶垫外边呈凹凸齿状；活动法兰板与阻隔胶垫、间隔垫、固定法兰板通过螺栓连接为一体，用于将阻隔胶垫和间隔垫固定在阻隔外管外部。

作为本技术方案的进一步改进，所述反循环钻杆中部连接处还安装有多个稳定装置。

作为本技术方案的进一步改进，所述导入装置的导流孔与潜孔锤连接孔之间设有一射流孔。

本实用新型在配套钻具中安装了导入装置，使由反循环钻杆的钻杆环空通道进入的高压介质可直接进入正循环潜孔锤的内孔，高压介质驱动正循环潜孔锤的锤头破碎岩石，钻渣岩屑在高压介质的带动下沿正循环潜孔锤和钻孔的环隙上返，被阻隔装置阻挡后，进而由导入装置的导流孔进入屑上反通道上返，从而实现用正循环潜孔锤实施反循环钻进，高压介质和钻渣岩屑的上返速度不受钻孔口径的影响，可以施工大口径的钻孔，且遇到破碎或者坍塌地层，环空有大的裂隙仍然可以正常钻进。

本实用新型的阻隔装置的阻隔胶垫由若干片叠加组成，并在相邻阻隔胶垫之间设置间隔垫，使叠加后的阻隔胶垫外边呈凹凸齿状，这样，即可有效减少阻隔胶垫外边与钻孔壁的摩擦力，又可提高阻隔胶垫的阻挡密封效果。

附图说明

图1为本实用新型所述用正循环潜孔锤实施反循环钻进的配套钻具结构示意图；

图2为本实用新型的导入装置结构示意图；

图3为本实用新型的阻隔装置结构示意图；

图4为本实用新型的稳定装置结构示意图；

图5为本实用新型的反循环钻杆结构示意图；

图中标号为：1正循环潜孔锤；2导入装置；3阻隔装置；4稳定装置；5反循环钻杆；6钻机动力机头；21导流孔；22环空管路连接孔；23介质输送孔；24潜孔锤连接孔；25射流孔；31阻隔内管；32阻隔外管；33阻隔装置中心通道；34阻隔装置环空通道；35阻挡盘；351固定法兰板；352阻隔胶垫；353活动法兰板；354间隔垫；41稳定内管；42稳定外管；43稳定装置中心通道；44稳定装置环空通道；45稳定翅片板；46合金切割头；47加强板；51钻杆内管；52钻杆外管；53钻杆中心通道；54钻杆环空通道；61岩屑总出口；62介质入口。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型的具体实施方式、结构、特征详细说明如后。另外，通过具体实施方式的说明，当可对本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。

请参阅图1至图5所示，本实用新型提供了一种用正循环潜孔锤实施反循环钻进的配套钻具，包括位于最底端的正循环潜孔锤1、连接在正循环潜孔锤上端的导入装置2、连接在导入装置上端的阻隔装置3、连接在阻隔装置上端的稳定装置4、连接在稳定装置上端的若干反循环钻杆5、连接在钻杆上端的钻机动力机头6，所述钻机动力机头上设有岩屑总出口61和介质入口62；所述反循环钻杆、第一稳定装置、阻隔装置均为内外套管结构，内外套管之间按常规利用固定部件固定，确保内外管之间无相对运动；反循环钻杆5包括钻杆内管51、套在钻杆内管外部的钻杆外管52，钻杆内管中心设有钻杆中心通道53，钻杆内管与钻杆外管之间设有钻杆环空通道54；所述稳定装置4包括稳定内管41、套在稳定内管外部的稳定外管42、安装在稳定外管外部的稳定翅片板45，稳定内管中心设有稳定装置中心通道43，稳定外管与稳定内管之间设有稳定装置环空通道44；所述稳定翅片板呈竖直状分布在稳定外管外圆周面上，稳定翅片板外端面上均匀分布若干合金切割头46，相邻的稳定翅片板之间设有加强板47。稳定翅片板的尺寸一般根据钻孔直径设定，其外端面形成的圆弧直径略小于钻孔直径。稳定装置4既起到钻孔扶正、保直作用，又可作为配重钻铤使用。

所述阻隔装置3包括阻隔内管31、套在阻隔内管外部的阻隔外管32、安装在阻隔外管外部的阻挡盘35，阻隔内管中心设有阻隔装置中心通道33，阻隔外管与阻隔内管之间设有阻隔装置环空通道34；所述阻挡盘包括固定在阻隔外管上的固定法兰板351、安装在固定法兰板上方的阻隔胶垫352、安装在阻隔胶垫上方的活动法兰板353，所述阻隔胶垫352由若干片叠加组成，相邻阻隔胶垫之间设置间隔垫354，间隔垫直径小于阻隔胶垫，使叠加后的阻隔胶垫外边呈凹凸齿状；活动法兰板与阻隔胶垫、间隔垫、固定法兰板通过螺栓连接为一体，用于将阻隔胶垫和间隔垫固定在阻隔外管外部；阻隔胶垫352的直径与钻孔直径相同或略大于钻孔直径，用于阻挡高压介质和钻渣岩屑沿正循环潜孔锤和钻孔的环隙上返，保持高压介质压力，使高压介质和钻渣岩屑由导入装置的导流孔进入屑上反通道上返，从而实现用正循环潜孔锤实施反循环钻进。

导入装置2设为圆筒形，以便于与反循环钻杆配套，导入装置上设有导流孔21、环空管路连接孔22、介质输送孔23、和潜孔锤连接孔24，导流孔上口位于导入装置上端中心、下口位于导入装置中部的侧壁上，导流孔上口用于与阻隔装置中心通道连接，环空管路连接孔环22套在导流孔上口外周，用于与阻隔装置环空通道34连接，潜孔锤连接孔位于导入装置底端中心，潜孔锤连接孔24与环空管路连接孔22之间通过介质输送孔23连通，导流孔与环空管路连接孔、介质输送孔均不连通；导流孔、阻隔装置中心通道、稳定装置中心通道、钻杆中心通道与岩屑总出口依次连通组成岩屑上返通道；介质入口、钻杆环空通道、稳定装置环空通道、阻隔装置环空通道、环空管路连接孔、介质输送孔和潜孔锤连接孔依次连通组成介质输入通道。为了便于高压介质和钻渣岩屑上返，导流孔下半部分倾斜向下延伸至导入装置中部的侧壁上。为了使高压介质和钻渣岩屑顺利上返，在导入装置的导流孔与潜孔锤连接孔之间设有一射流孔25，用于对上述高压介质和钻渣岩屑进行引导干预。

正循环潜孔锤1与导入装置2、阻隔装置3、稳定装置4、反循环钻杆5、钻机动力机头6进行装配连接，利用岩屑总出口、钻杆中心通道、稳定装置中心通道、阻隔装置中心通道与导流孔依次连通组成岩屑上反通道；利用介质入口、钻杆环空通道、稳定装置环空通道、阻隔装置环空通道、环空管路连接孔、介质输送孔和潜孔锤连接孔依次连通组成介质输入通道；以导入装置为分界点，导入装置以上采用反循环，即中心管路为上返通道，环空管路为介质输入通道；导入装置以下为正循环，即正循环潜孔锤中心管路为输入通道，正循环潜孔锤与钻孔的环隙为介质上返通道； 高压介质由介质入口进入介质输入通道输送至正循环潜孔锤，利用高压介质作为动力驱动正循环潜孔锤破碎岩石进行钻进；钻进过程产生的钻渣岩屑以及完成做工的高压介质由正循环潜孔锤和钻孔的环隙上返，经阻挡盘35阻挡后，利用阻隔装置阻挡后进入导入装置的导流孔，经导流孔进入导入装置，进而沿岩屑上反通道上返，由岩屑总出口排出。从而实现用正循环潜孔锤实施反循环钻进。钻机动力机头6、反循环钻杆5、稳定装置4、阻隔装置3和导入装置2的外管为公母螺纹连接，内管采用插接的方式，随着反循环钻杆5的长度的增加，反循环钻杆5与阻隔装置3之间可安装多个稳定装置。当钻孔深在100米时，反循环钻杆中间加装2件稳定装置；钻孔深在200米时，反循环钻杆中间加装4件稳定装置，以确保钻孔的垂直度。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。