[發(fā)明專利]泥漿護(hù)壁空氣潛孔錘鉆具及鉆井工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210496011.4
• 申請(qǐng)日: 2012-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102966304A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 殷琨;殷其雷;彭枧明;博坤;柳鶴;趙志強(qiáng);甘心
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B4/06
• 分類號(hào): E21B4/06;E21B21/12;E21B17/00;E21B17/042
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 王立文

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種用于油氣資源勘探及開(kāi)發(fā)、地?zé)徙@井及水文水井鉆具，尤其是泥漿循環(huán)護(hù)壁、空氣潛孔錘鉆井同步作業(yè)的同軸式三通道鉆具及鉆井工藝。

背景技術(shù)：

油氣資源勘探及開(kāi)發(fā)、地?zé)徙@井及水文水井等中等口徑鉆井工程中，采用常規(guī)鉆井方法鉆遇硬巖地層時(shí)，鉆井效率急劇下降，致使鉆井成本升高，鉆井施工周期延長(zhǎng)，已成為目前國(guó)內(nèi)外鉆井界亟待解決的技術(shù)難題。近些年來(lái)，為較大幅度提高鉆井效率，國(guó)內(nèi)外開(kāi)展了空氣潛孔錘鉆井工藝技術(shù)的研究與應(yīng)用，應(yīng)用實(shí)踐表明，在硬巖地層鉆井中效率提高十倍以上，在國(guó)內(nèi)外已取得了顯著工程效果。由于采用的是空氣潛孔錘正循環(huán)鉆井工藝，當(dāng)井深增大、井內(nèi)有水時(shí)，井底的圍壓也隨之增大，使壓縮空氣的風(fēng)壓增高，壓縮空氣的體積被壓縮。為保持空氣潛孔錘的正常鉆進(jìn)，隨鉆井深度的增加、井底圍壓的增高需不斷增加壓縮空氣的供給量，以補(bǔ)充被壓縮的壓縮空氣體積，導(dǎo)致了壓縮空氣流量巨增，配套的空壓機(jī)設(shè)備數(shù)量增多，并需配備增壓機(jī)以提高風(fēng)壓。致使空壓機(jī)、增壓機(jī)設(shè)備投資大、能耗高、占地面積大、對(duì)環(huán)境的污染嚴(yán)重，而且無(wú)法使用有效的泥漿洗井護(hù)壁工藝。當(dāng)?shù)貙訔l件較復(fù)雜、井內(nèi)水量較大、井壁穩(wěn)定性較差時(shí)，空氣鉆井方法難以應(yīng)用和實(shí)施，限制了空氣潛孔錘鉆井工藝技術(shù)的應(yīng)用和推廣。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種泥漿護(hù)壁空氣潛孔錘鉆具；

本發(fā)明的另一目的是提供一種泥漿護(hù)壁空氣潛孔錘的鉆井工藝。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

泥漿護(hù)壁空氣潛孔錘鉆具，鉆具為同軸式三通道結(jié)構(gòu)，內(nèi)層鉆桿5設(shè)有中心通道20，內(nèi)層鉆桿5與中間層鉆桿4之間構(gòu)成的內(nèi)環(huán)間隙通道為第二層通道，中間層鉆桿4與外層鉆桿3之間構(gòu)成的外環(huán)間隙通道為第三層通道，鉆井中三通道鉆具在井內(nèi)與孔壁之間形成了井壁外環(huán)間隙通道21，在鉆井過(guò)程中共形成了四個(gè)流體通道。

所述的同軸式三通道鉆具，是由外層鉆桿上接頭1通過(guò)螺紋與外層鉆桿3的上端連接，外層鉆桿3下端通過(guò)螺紋與外層鉆桿下接頭7的上端連接，外層鉆桿下接頭7的下端通過(guò)螺紋與潛孔錘上接頭8的上端連接，潛孔錘外管13上端通過(guò)螺紋與其上接頭8的下端連接，潛孔錘外管13下端通過(guò)螺紋連接花鍵套18；中間層鉆桿4和內(nèi)層鉆桿5分別固定在外層鉆桿3內(nèi)，鉆井中擰卸鉆桿時(shí)相連接的二根中間層鉆桿4和二根內(nèi)層鉆桿5之間均為插接方式連接，中間層鉆桿上接頭2下端通過(guò)螺紋與中間層鉆桿4上端連接，中間層鉆桿4下端通過(guò)螺紋與中間層鉆桿下接頭6上端連接，中間層鉆桿下接頭6下端與潛孔錘上接頭8為插接連接，心管9插入內(nèi)缸上端蓋10內(nèi)并固定，內(nèi)缸上端蓋10裝在內(nèi)缸11的上端面，內(nèi)缸11、隔套14和襯套16依次裝在外缸12的內(nèi)圓柱面內(nèi)，活塞15裝于內(nèi)缸11和襯套16內(nèi)，鉆頭19以花鍵插入花鍵套18的花鍵槽內(nèi)，用半圓卡17卡在鉆頭19上部的環(huán)槽內(nèi)，限制鉆頭沿花鍵向下滑出，實(shí)現(xiàn)鉆頭19的軸向定位。

泥漿循環(huán)護(hù)壁空氣潛孔錘鉆井工藝，包括以下步驟：

a、連接井內(nèi)的鉆具，包括空氣潛孔錘及鉆頭和同軸式三通道鉆桿，同軸式三通道鉆具構(gòu)成了相互封閉的三個(gè)流體通道，既鉆具內(nèi)層鉆桿5的內(nèi)孔中心通道20，由中間層鉆桿4與內(nèi)層鉆桿5構(gòu)成的內(nèi)環(huán)間隙通道，由外層鉆桿3與中間層鉆桿4構(gòu)成的外環(huán)間隙通道，外層鉆桿3與井壁之間構(gòu)成了井壁外環(huán)間隙通道，共形成四個(gè)流體通道；

b、鉆井過(guò)程中每二個(gè)流體通道構(gòu)成一種流體由地面至井底進(jìn)行獨(dú)立循環(huán)的流體通道，因此井內(nèi)共有二個(gè)分別供壓縮空氣和泥漿二種動(dòng)力介質(zhì)獨(dú)立循環(huán)的流體通道，鉆井過(guò)程中使用二種不同流體的動(dòng)力循環(huán)介質(zhì)，既由泥漿泵供給的泥漿流體動(dòng)力介質(zhì)和由空氣壓縮機(jī)供給的壓縮空氣流體動(dòng)力介質(zhì)；

c、鉆井中由空氣壓縮機(jī)輸出的壓縮空氣經(jīng)外層鉆桿3與中間層鉆桿4構(gòu)成的外環(huán)間隙通道，進(jìn)入空氣潛孔錘內(nèi)驅(qū)動(dòng)潛孔錘工作，產(chǎn)生的高頻高能沖擊力，直接作用于鉆頭，實(shí)現(xiàn)對(duì)井底巖石的高效碎巖鉆進(jìn)；

d、驅(qū)動(dòng)潛孔錘工作后的廢氣經(jīng)由潛孔錘內(nèi)部通道進(jìn)入三通道鉆具的中間層鉆桿4與內(nèi)層鉆桿5構(gòu)成的內(nèi)環(huán)間隙通道，將廢氣排放至大氣中。壓縮空氣在井內(nèi)的循環(huán)與工作完全處于封閉狀態(tài)，呈獨(dú)立循環(huán)系統(tǒng)，不與井內(nèi)接觸與聯(lián)通，使壓縮空氣不受井內(nèi)流體圍壓及波動(dòng)的影響；

e、在空氣潛孔錘鉆井的同時(shí)，由泥漿泵輸出的泥漿沖洗液經(jīng)井內(nèi)的同軸式三通道鉆具的內(nèi)孔中心通道20進(jìn)入井底，冷卻鉆頭球齒后攜帶巖粉和巖屑沿著外層鉆桿3與井壁之間的井壁外環(huán)間隙通道排至井口，進(jìn)入地面泥漿池。