[發(fā)明專利]用于松軟地層鉆進中心排渣引射式抽吸鉆具及其使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610272020.3
• 申請日: 2016-04-28
• 公開（公告）號: CN105781419B
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發(fā)明（設計）人: 梁運培;何將福;殷琨;胡千庭;羅永江;李全貴
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: E21B7/18
• 分類號: E21B7/18;E21B17/042;E21B17/046;E21B21/07;E21B21/16
• 代理公司: 重慶信航知識產(chǎn)權代理有限公司 50218
• 代理人: 穆祥維

本發(fā)明公開了一種用于松軟地層鉆進中心排渣引射式抽吸鉆具，包括進氣管、排渣管、動力頭和鉆桿，鉆桿內設有排渣通道和進氣通道，鉆桿前端安裝有引射式抽吸鉆頭，引射式抽吸鉆頭端部設有切削刀頭，引射式抽吸鉆頭頂部側壁上設有進渣孔，切削刀頭內側側壁上設有噴射孔，引射式抽吸鉆頭內設有高壓噴射通道，本發(fā)明通過高壓噴射通道對中心排渣通道內進行射流，在排渣通道內形成負壓區(qū)域，進渣孔對鉆屑產(chǎn)生抽吸效果，噴射孔噴出的射流空氣對鉆孔底部產(chǎn)生攪動作用，并推動孔底鉆屑向進渣孔內運移，促使孔底巖屑通過進渣孔進入到中心排渣通道內，解決現(xiàn)有煤層瓦斯抽排孔鉆進過程中遇到的卡鉆、埋鉆和孔內排渣困難等問題，大幅提高鉆進效率和鉆進深度。

技術領域

本發(fā)明屬于鉆井的特殊方法或設備的技術領域，具體是涉及一種用于松軟地層鉆進中心排渣的引射式抽吸鉆具及其使用方法。

背景技術

煤層氣因被作為非常規(guī)天然氣能源，并對井下煤層瓦斯突出等有重要影響而受到廣泛關注，采用鉆探手段在煤層工作面進行超前鉆孔并實施煤層瓦斯抽排作業(yè)是實現(xiàn)煤層氣利用與預防井下煤層瓦斯突出的主要方法，現(xiàn)有采用的煤層鉆孔均采用傳統(tǒng)的正循環(huán)鉆進工藝與機具，由于煤層裂隙發(fā)育、質地松軟，在鉆進過程中，鉆孔沖洗介質從鉆具中心進入孔底并攜帶孔底鉆屑從鉆具與孔壁之間的環(huán)狀間隙返到進渣口的過程中，經(jīng)常由于沖洗介質對孔壁產(chǎn)生擾動或由于孔底鉆屑在運移過程中造成鉆具與孔壁發(fā)生卡堵，致使鉆進過程中發(fā)生卡鉆、埋鉆和孔底巖屑排出困難等問題。

中國專利申請?zhí)枮?01310566830.6，發(fā)明名稱為“用于松軟突出煤層鉆進雙層內排渣防堵鉆具及其使用方法”說明書公開了一種用于松軟突出煤層鉆進雙層內排渣防堵鉆具，包括雙層內排渣防堵鉆桿、中心回流鉆頭、旋轉密封供水裝置或供風裝置，旋轉密封供水裝置或供風裝置與鉆機上的雙層內排渣防堵鉆桿連接，中心回流鉆頭安裝在雙層內排渣防堵鉆桿的前端，雙層內排渣防堵鉆桿由外鉆桿體、內連接管和焊接在內連接管內壁的多孔管組成，其鉆桿由外鉆桿體、內連接管和焊接在內連接管內壁的多孔管，該桿體結構復雜，加工麻煩，而且強度低，不能適用深鉆孔的鉆進作業(yè)，另外鉆具鉆頭部分采用中心孔進渣，中心孔進渣口設置在刀頭中間位置，刀頭在鉆桿高速旋轉的情況下，容易在中心孔位置處產(chǎn)生較大的離心力，使廢渣在中心孔進渣口處會發(fā)生卡堵，致使鉆進過程中發(fā)生卡鉆、埋鉆和孔底巖屑排出困難等問題。

中國專利申請?zhí)枮?01310037786.X，發(fā)明名稱為“旋風式噴射鉆頭”說明書公開了一種旋風式噴射鉆頭，包括設有空腔的鉆頭體，在鉆頭體端部中間設置有與該空腔連通的取樣口，鉆頭體端部設置有用于鉆進和取樣的切削刀頭，鉆頭體壁上靠近切削刀頭處設置有與空腔連通的旋流噴射孔，旋流噴射孔中心線與鉆頭體軸線在空間內相互交錯；旋流噴射孔中心線與鉆頭體鉆進方向形成5°～60°夾角和切削刀頭切削面形成30°～80°夾角；另外該噴射鉆頭同樣是采用中心孔進渣，中心孔進渣口設置在刀頭中間位置，刀頭在鉆桿高速旋轉的情況下，容易在中心孔進渣口處產(chǎn)生較大的離心力，其解決離心力的問題是在刀頭側部噴射出旋轉的壓縮空氣，將煤屑壓入中心孔內，但是這種旋風式噴射鉆頭其對鉆桿的密封要求和壓縮空氣的風壓具有較高的要求，由于鉆桿的直徑尺寸小于鉆頭的直徑尺寸，鉆桿與鉆孔內壁之間存在較大，以及松軟突出煤層內含有瓦斯，容易藏風，導致壓縮空氣的風壓達到刀頭進渣口處的風力損失較大，特別是深孔鉆進作業(yè)時，難以避免廢渣在中心孔進渣口處會發(fā)生卡堵，致使鉆進過程中發(fā)生卡鉆、埋鉆和孔底巖屑排出困難等問題。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于松軟地層鉆進中心排渣的引射式抽吸鉆具及其使用方法，該用于松軟地層鉆進中心排渣的引射式抽吸鉆具通過高壓噴射通道對中心排渣通道內進行射流，在中心排渣通道內形成負壓區(qū)域，通過鉆頭側部的進渣孔對鉆孔底部鉆屑產(chǎn)生抽吸效果，將鉆屑抽入中心排渣通道內進行排渣，同時利用刀頭側部的噴射孔噴出的射流空氣對鉆孔底部產(chǎn)生攪動作用，并推動孔底鉆屑向進渣孔內運移，促使孔底巖屑通過進渣孔進入到中心排渣通道內，提高進渣孔進渣效率，解決現(xiàn)有煤層瓦斯抽排孔鉆進過程中遇到的卡鉆、埋鉆和孔內排渣困難等問題，大幅提高鉆進效率和鉆進深度。