一种反循环钻具钻杆组件的制作方法

本发明涉及一种反循环钻具钻杆组件。

背景技术：

在石油勘探过程中，水流从钻杆进入，从钻头水路流出，对钻头进行冷却和润滑，再从钻杆与钻孔的间隙流出至底面，同时将钻进碎屑粉末带出底面，只有将碎屑粉末带出钻孔才能维持钻头的钻进效率，否则钻头无法钻进。现有回流水流量较小，在钻孔与钻杆之间出现钻孔凹陷时，带有碎屑粉末的水流会淤积在钻孔凹陷处，无法排除到地面，大大影响钻进效率。现有的施工中通过加大水压来增加水流排除量，但是效果不佳，加大水压会加快流速，使得水流冲刷钻孔，使得钻孔孔径增大，不利于施工，且由于水量小，无法有效的将钻孔凹陷内的碎屑粉末带出。现有技术急需一种能将现钻孔凹陷内碎屑粉末带出地面，加快水流排出的反循环钻具钻杆组件。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种能将现钻孔凹陷内碎屑粉末带出地面，加快水流排出的反循环钻具钻杆组件。

为实现上述目的，本发明的技术方案是提供了一种反循环钻具钻杆组件，包括上钻杆组、中钻杆组和下钻杆组，所述上钻杆组与中钻杆组通过上反循环接头连通，所述中钻杆组和下钻杆组通过下反循环接头连通；所述下钻杆组底部连接有钻头；

所述上反循环接头和下反循环接头均包括管状接头本体，所述管状结构本体上下两端分别设置有与钻杆配合连接的上连接头和下连接头；所述接头本体上端开设有上入水空腔，所述接头本体下端开设有下出水空腔，所述下出水空腔与上入水空腔之间设置有分流空腔，所述下出水空腔上端与分流空腔连通；所述接头本体侧壁上开设有出水方向向上的反出水口，所述反出水口通过反向循环管路与分流空腔连通，所述上入水空腔通过正向循环管路与分流空腔连通；反向循环管路与正向循环管路不直接连通；所述正向循环管路的管径大于下出水空腔上部开口孔径。通过使用这样的接头，将接头接在钻杆之间，当水流流过接头时，从上入水空腔进入，从正向循环管路进入分流空腔后，水流分流后分别进入反向循环管路和下出水空腔，进入反向循环管路的水流逆向从钻孔向上流动，可以有效的带动水流返回地面，尤其是将钻孔凹陷内的碎屑粉末带出钻孔，提高对钻头的清洗效果，提高钻进效率。

通过这样的设计，可以在钻杆外部通过上反循环接头和下反循环接头形成向上的水流，提高水流在钻杆和钻孔之间的水流量，快速的将泥浆带出地面，提高钻进的效率。

作为优选地，所述上反循环接头的正向循环管路的管径与出水空腔上部开口孔径的比值为100:70至100:75。这样的设计，可以获得较为合理的反向水流比例。

作为优选地，所述下反循环接头的正向循环管路的管径与出水空腔上部开口孔径的比值为100:60至100:65。这样的设计，下反循环接头的反向水流压力大于上反循环接头，利于在钻杆位置较深的地方形成较大压力的反向水流，这样才能更好的抵消水浆自身的压强，产生逆流。

作为优选地，所述上入水空腔底部为盲端，所述盲端的两侧均开设有上出水孔，所述接头本体两侧壁上分别设置有正向循环管路，所诉两个上出水孔分别与两个正向循环管路上端口连通；所述两个正向循环管路下端口与分流空腔连通。这样的设计，可以快速的将水流引入分流空腔。

作为优选地，所述反出水口在接头本体侧壁上对称开设有两个，所述反向循环管路设置在接头本体中部，下端口与分流空腔连通，上端口与v型反向管路连通，所述v型反向管路的出口与反出水口连通。

这样的设计，可以快速的将水流从分流空腔引入反出水口，且两个对称的反出水口是的反向出水水流在钻孔内分布更加均匀，更有利于发挥水流逆向的带动作用。反向循环管路设置在接头本体中部，正向循环管路设置在两侧的布局避免了两者的干涉，水流流动顺畅有序。

作为优选地，所述反出水口外部设置有分水眼罩，所述分水眼罩包括底板和侧板，所述侧板呈弧形；两端焊接在接头本体侧壁上，所述底板与侧板底部和接头本体侧壁围合焊接形成盲端；所述分水眼罩与接头本体侧壁配合形成眼罩反出水口，所述眼罩反出水口出水方向向上。这样的设计，逆向水流在分水眼罩的导向下，可以更好的逆流。

作为优选地，所述正向循环管路由开设在接头本体侧壁上的正向循环水槽和回水槽板围合组成，所述回水槽板外缘焊接于接头本体侧壁上。这样的设计，是对正向循环管路一种选择。

作为优选地，所述下出水空腔内安装有下喷嘴，所述下喷嘴内腔为上窄下宽的锥形内腔；这样的设计利于水流从下喷嘴释放压力，恢复到预定的水流压力。

作为优选地，所述反向循环管路内连接有中喷嘴，所述中喷嘴包含有下聚集段和上释放段，所述下聚集段内腔为上窄下宽的锥形内腔，所述上释放段内腔为上宽下窄的锥形内腔。这样的设计，利于水流反向时，先通过下聚集段引导收集水流，再通过上释放段使得水流达到预定水压并通过v型反向管路分流。

作为优选地，所述上连接头和下连接头均为外锥螺纹连接头。这样的设计，利于降低反循环接头的长度，降低成本。

本发明的优点和有益效果在于：通过这样的设计，可以在钻杆外部通过上反循环接头和下反循环接头形成向上的水流，提高水流在钻杆和钻孔之间的水流量，快速的将泥浆带出地面，提高钻进的效率。

附图说明

图1为本发明接头本体(上反循环接头和下反循环接头均是)结构示意图(省略回水槽板和分水眼罩)；

图2为本发明接头本体(上反循环接头和下反循环接头均是)结构剖视图(省略回水槽板、分水眼罩、中喷嘴、下喷嘴)；

图3为图2中a-a向剖视图；

图4为本发明接头(上反循环接头和下反循环接头均是)结构示意图；

图5为图4中b-b向剖视图；

图6为本发明接头(上反循环接头和下反循环接头均是)结构半剖视图；

图7为本发明接头(上反循环接头和下反循环接头均是)俯视图；

图8为本发明下喷嘴结构示意图；

图9为本发明中喷嘴结构示意图；

图10为本发明回水槽板结构示意图(主视图和俯视图)；

图11为本发明分水眼罩结构示意图(主视图和俯视图)；

图12为本发明接头(上反循环接头和下反循环接头均是)与钻杆配合连接结构示意图；

图13为本发明反循环钻具钻杆组件连接配合结构示意图。

图中：1、接头本体；2、上连接头；3、下连接头；4、入水空腔；5、下出水空腔；6、分流空腔；7、反出水口；8、反向循环管路；9、正向循环管路；10、盲端；11、上出水孔；12、v型反向管路连通；13、分水眼罩；14、底板；15、侧板；16、正向循环水槽；17、回水槽板；18、下喷嘴；19、中喷嘴；20、下聚集段；21、上释放段；22、钻杆；23、钻孔凹陷；24、上钻杆组；25、上反循环接头；26、中钻杆组；27、下反循环接头；28、下钻杆组。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1-图12所示，一种反循环钻具钻杆组件，包括上钻杆组24、中钻杆组26和下钻杆组28，所述上钻杆组24与中钻杆组26通过上反循环接头25连通，所述中钻杆组26和下钻杆组28通过下反循环接头27连通；所述下钻杆组28底部连接有钻头；

所述上反循环接头25和下反循环接头27均包括管状接头本体1，所述管状结构本体上下两端分别设置有与钻杆22配合连接的上连接头2和下连接头3；所述接头本体1上端开设有上入水空腔4，所述接头本体1下端开设有下出水空腔5，所述下出水空腔5与上入水空腔4之间设置有分流空腔6，所述下出水空腔5上端与分流空腔6连通；所述接头本体1侧壁上开设有出水方向向上的反出水口7，所述反出水口7通过反向循环管路8与分流空腔6连通，所述上入水空腔4通过正向循环管路9与分流空腔6连通；反向循环管路8与正向循环管路9不直接连通；所述正向循环管路9的管径大于下出水空腔5上部开口孔径。

所述上入水空腔4底部为盲端10，所述盲端10的两侧均开设有上出水孔11，所述接头本体1两侧壁上分别设置有正向循环管路9，所诉两个上出水孔11分别与两个正向循环管路9上端口连通；所述两个正向循环管路9下端口与分流空腔6连通。

所述反出水口7在接头本体1侧壁上对称开设有两个，所述反向循环管路8设置在接头本体1中部，下端口与分流空腔6连通，上端口与v型反向管路连通12，所述v型反向管路的出口与反出水口7连通。

所述反出水口7外部设置有分水眼罩13，所述分水眼罩13包括底板14和侧板15，所述侧板15呈弧形；两端焊接在接头本体1侧壁上，所述底板14与侧板15底部和接头本体1侧壁围合焊接形成盲端10；所述分水眼罩13与接头本体1侧壁配合形成眼罩反出水口7，所述眼罩反出水口7出水方向向上。

所述正向循环管路9由开设在接头本体1侧壁上的正向循环水槽16和回水槽板17围合组成，所述回水槽板17外缘焊接于接头本体1侧壁上。

所述下出水空腔5内安装有下喷嘴18，所述下喷嘴18内腔为上窄下宽的锥形内腔；

所述反向循环管路8内连接有中喷嘴19，所述中喷嘴19包含有下聚集段20和上释放段21，所述下聚集段20内腔为上窄下宽的锥形内腔，所述上释放段21内腔为上宽下窄的锥形内腔。

所述上连接头2和下连接头3均为外锥螺纹连接头。

实施例1

一种应用于反循环钻具钻杆组件的反循环接头，包括管状接头本体1，所述管状结构本体上下两端分别设置有与钻杆22配合连接的上连接头2和下连接头3；所述接头本体1上端开设有上入水空腔4，所述接头本体1下端开设有下出水空腔5，所述下出水空腔5与上入水空腔4之间设置有分流空腔6，所述下出水空腔5上端与分流空腔6连通；所述接头本体1侧壁上开设有出水方向向上的反出水口7，所述反出水口7通过反向循环管路8与分流空腔6连通，所述上入水空腔4通过正向循环管路9与分流空腔6连通；反向循环管路8与正向循环管路9不直接连通；所述正向循环管路9的管径大于下出水空腔5上部开口孔径。

所述上入水空腔4底部为盲端10，所述盲端10的两侧均开设有上出水孔11，所述接头本体1两侧壁上分别设置有正向循环管路9，所诉两个上出水孔11分别与两个正向循环管路9上端口连通；所述两个正向循环管路9下端口与分流空腔6连通。

所述反出水口7在接头本体1侧壁上对称开设有两个，所述反向循环管路8设置在接头本体1中部，下端口与分流空腔6连通，上端口与v型反向管路连通12，所述v型反向管路的出口与反出水口7连通。

实施例2

对实施例1的进一步优化，所述反出水口7外部设置有分水眼罩13，所述分水眼罩13包括底板14和侧板15，所述侧板15呈弧形；两端焊接在接头本体1侧壁上，所述底板14与侧板15底部和接头本体1侧壁围合焊接形成盲端10；所述分水眼罩13与接头本体1侧壁配合形成眼罩反出水口7，所述眼罩反出水口7出水方向向上。

所述正向循环管路9由开设在接头本体1侧壁上的正向循环水槽16和回水槽板17围合组成，所述回水槽板17外缘焊接于接头本体1侧壁上。

所述下出水空腔5内安装有下喷嘴18，所述下喷嘴18内腔为上窄下宽的锥形内腔；

所述反向循环管路8内连接有中喷嘴19，所述中喷嘴19包含有下聚集段20和上释放段21，所述下聚集段20内腔为上窄下宽的锥形内腔，所述上释放段21内腔为上宽下窄的锥形内腔。

所述上连接头2和下连接头3均为外锥螺纹连接头

在使用时，将本申请的反循环接头连接在钻杆22之间，然后进行常规的钻进，水流从反循环接头上部的钻杆22流入，并依次从上入水空腔4、正向循环管路9进入分流空腔6，由于所述正向循环管路9的管径大于下出水空腔5上部开口孔径(实质为下喷嘴18上部开口孔径)，水流在下出水空腔5上部遇到流动的阻力，并产生反弹，所以水流在分流空腔6处产生了分流；

一路，按照从正向循环管路9流向，从下出水空腔5(下喷嘴18)排出，进入反循环接头下部的钻杆22，并抵达钻头处，再从钻杆22与钻孔之间的间隙流回到地面；

另外一路，从分流空腔6挤压反弹后，沿着中喷嘴19的下聚集段20和上释放段21在反向循环管路8内流动，并在v型反向管路的分流下分别从两个反出水口7排出，并在风水眼罩的导向下，水流的出水方向向上，在钻杆22与钻孔之间形成向上的反向水流，将淤积在钻杆22与钻孔之间水浆加速带出地面，由于反出水口7的出水量较大，可以有效的带动泥浆(特别是含沙量大的泥浆，或者具有钻孔凹陷23的情况下)流动，避免泥浆淤积，而无法有效排出的情况发生。

本申请的接头适用于全钻头钻进，尤其是地质中包含砂岩的情况下。

实施例3

对实施例2的进一步优化，一种反循环钻具钻杆组件，包括上钻杆组24、中钻杆组26和下钻杆组28，所述上钻杆组24与中钻杆组26通过上反循环接头25连通，所述中钻杆组26和下钻杆组28通过下反循环接头27连通；所述下钻杆组28底部连接有钻头；

所述上反循环接头25和下反循环接头27结构与实施例1中的应用于反循环钻具钻杆组件的反循环接头机构相同。

所述上反循环接头25的正向循环管路的管径与出水空腔上部开口孔径的比值为100:70至100:75。

所述下反循环接头27的正向循环管路的管径与出水空腔上部开口孔径的比值为100:60至100:65。下反循环接头27的反向水流压力大于上反循环接头25，利于在钻杆位置较深的地方形成较大压力的反向水流，这样才能更好的抵消水浆自身的压强，产生逆流。

通过这样的连接组合，将上钻杆组24、上反循环接头25、中钻杆组26、下反循环接头27和下钻杆组28形成一套完成的钻具组件，钻进过程中，从上反循环接头25和上反循环接头25喷出的水流形成向上的水流，可以加速泥浆的排出，提高钻进效率。

由于下上反循环接头25和下反循环接头27均连接在钻杆上，处于钻进钻孔的中部位置，水流在此位置，水流压力较大，可以产生较大的回流虹吸效应，带动整个泥浆的回流。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为发明的保护范围。