[發明專利]在地層內產生井眼的鉆井裝置

無效

• 申請號: 01122456.8
• 申請日: 1997-03-11
• 公開（公告）號: CN1356450A
• 公開（公告）日: 2002-07-03
• 發明（設計）人: 弗里茨·蒂布塞克;彼得·海因里希斯
• 申請（專利權）人: 維爾特機器和鉆孔工具制造廠有限公司
• 主分類號: E21B3/02
• 分類號: E21B3/02;E21B17/05;F16J15/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 鄭修哲

本發明涉及一種地層井眼鉆井裝置。

這種裝置或機器已由現有技術公開了(見EP-A-802632)。在這里，撞錘大多直接與鉆頭連在一起，從而通過驅動介質將沖擊能傳給潛入井眼中的撞錘并由撞錘傳遞給井眼底部，從而盡量使連接鉆桿不受沖擊能的影響。鉆頭通過連接鉆桿與設置在井眼外的驅動裝置如旋轉式驅動裝置相連，從而裝在鉆頭上的撞錘總是在新的井眼底部位置上掘進。主要在堅固的巖石中用所談到的裝置進行鉆井。

這種鉆井技術對實踐生產越來越重要，這是因為：一方面，井眼質量可以較好且可以近似準確地保持鉆井方向，另一方面，根據在井眼中所采取的消音方式，不對外界產生嚴重影響地且明顯更好地滿足了環境要求如消除了噪音煩擾。

在這種裝置中，在井眼底部被錘松的或被掘下的石料從井眼中被排出是根據所謂的“氣升式掘進法”在空心連接鉆桿中實現的，其中在井眼中存在液柱且作為沖洗流體地將空氣吹入在鉆頭上方的鉆桿中，從而通過在連接鉆桿中上升的空氣使連接鉆桿內的液柱在地面和井眼之間產生壓差，所述壓差引起連接鉆桿內的流動速度且掘進石料以該流速經連接鉆桿被排出。

在錘擊鉆設地層井眼時，用于排出松動材料的連接鉆桿內徑必須具有某個與向上輸送總量匹配的最小值。與單純的回轉鉆井相比，被沖松動的碎石料尺寸也比較大。

驅動位于連接鉆桿下端的撞錘的驅動液是由在連接鉆桿上端的適當的旋轉接頭通過一個設在連接鉆桿內或成型于連接鉆桿上的供應管供給撞錘的。

在連接鉆桿直徑象上述那樣必須較大的情況下，在密封旋轉接頭時出現了問題。

液壓驅動或氣壓驅動的撞錘在約為50巴-150巴的壓力下工作。顯然，在這種要求高壓和大直徑的氣升式掘進法中，無法在迄今裝在固定旋轉接頭和轉動連接鉆桿間的過渡區關鍵位置上的單級密封件中獲得經濟的使用壽命。

本發明的目的是改進上述類型的裝置，從而該裝置可以在較大的空心連接鉆桿外徑和必需的高壓情況下長期不需維修地工作。

按本發明此目的可通過這種地層井眼鉆井裝置來實現，它具有：一個布置在待鉆設地層井眼上方的且帶有一個固定設置的旋轉驅動頭的驅動部；一個與旋轉驅動頭連接的且穿過旋轉驅動頭一直降入地層井眼中的空心連接鉆桿；一個固定設置在驅動部中的且通過其把沖洗介質供給轉動連接鉆桿上端的第一旋轉接頭，沖洗介質可以通過一個沿連接鉆桿延伸的第一供應管供給一個設置在連接鉆桿上的輸入口；一個設置在驅動部中的且通過其把高壓工作液供給連接鉆桿上端的第二旋轉接頭，所述工作液可以通過沿連接鉆桿延伸的第二輸入管道供給連接鉆桿下端，所述第二旋轉接頭具有一個環繞連接鉆桿的且具有一個與用于工作液的外部供應管和第二供應管上端相連的且沿軸向向兩側密封的過渡腔的外殼，其中在過渡腔的兩側分別設置了許多軸向分級的且逐步液壓卸載的密封環；一個設置在連接鉆桿下端上的且被設計成沖洗頭的鉆頭，此鉆頭與連接鉆桿內腔相通；許多設置在鉆頭上的且向下掘進的且由驅動液驅動的撞錘，分別在遠離過渡腔的密封環側面上設置了一個環形腔，所述環形腔具有一個用于輸送由一個壓縮機提供的液壓壓力介質的接口且它與一個用于密封環的卸載的密封環側面相連，并且所述的環形密封環逐步液壓卸載，并且設有由驅動介質作用的降壓器作為壓縮機。

在所述的裝置中，連接鉆桿被一個原則上垂直設置的外殼環繞。可以由外部輸入管道經一個通入過渡腔中的固定接頭輸入驅動液如空氣、水或液壓油。此外，過渡腔環繞所述連接鉆桿，從而驅動介質與連接鉆桿轉動位置無關地與工作介質輸入管道相互聯系。分別在過渡腔兩側設置了許多軸向分級的且逐步受到液壓卸載的密封環。

在該裝置的工作過程中，密封環的卸載(壓)是如此選擇的，即作用于各密封環上的壓差不超過一個由所用密封件的性能決定的最大值。因此，在軸向遠離過渡腔的各密封環側上施加一個小于在朝向過渡腔的密封環側上所施加的壓力的壓力。在壓差作用下，密封件被壓靠在連接鉆桿外周面上，所述壓差相應于一個密封環可持久忍耐的壓差值。在沿軸向靠外的即沿遠離過渡腔的方向的后續密封環中布置了作為壓緊力的前卸載壓力和一個降低了相應值的卸載力，這個卸載力又是用于后續密封件的壓緊力。所以壓緊力是逐步降低的，其中各密封環分別承受還可允許的壓力如10巴-25巴。可以通過所用密封環的數目和所選擇的卸載壓力來實現與工作液工作壓力的匹配。

由壓縮機提供給密封環液壓力以進行卸載且所述液壓力在環形腔中起作用，所述環形腔分別在兩個密封環之間布置在遠離過渡腔的側面上。