[發明專利]一種雙壁鉆具用可開閉式鉆頭及施工方法

有效

• 申請號: 202110429082.1
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113187409B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 楊冬冬;劉建林;李泉新;趙江鵬;趙建國
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團西安研究院有限公司
• 主分類號: E21B10/43
• 分類號: E21B10/43;E21B10/60;E21B25/10
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 趙中霞

本發明公開了一種雙壁鉆具用可開閉式鉆頭及施工方法，包括雙壁鉆頭體、上端蓋和活動刀翼；上端蓋上設有刀翼、端蓋面通孔和端蓋中心孔；雙壁鉆頭體包括內管和外管以及環形體，活動刀翼安裝在環形體端面的安裝槽內，活動刀翼兩側的安裝腔分隔為第一腔體和第二腔體，第一腔體內的環形體上設有第一通孔，第二腔體內的環形體上設有第二通孔；活動刀翼閉合時，流體依次經環空、第一通孔和第一腔體后推動活動刀翼旋轉打開，流體流經端蓋面通孔噴出并分流至中心通道；活動刀翼打開時，流體依次經中心通道、第二通孔和第二腔體后推動活動刀翼旋轉閉合，流體流經端蓋面通孔噴出。本發明能夠實現一趟鉆正、反循環施工的實時切換，提高鉆進效率。

技術領域

本發明屬于鉆頭技術領域，涉及一種可開閉式鉆頭，尤其是涉及一種雙壁鉆具用可開閉式鉆頭及施工方法。

背景技術

雙壁反循環鉆進技術已經在礦產勘查、水文地質、巖土工程施工、淺層煤層氣與天然氣開發等領域成功應用，而且效果顯著。雙壁反循環鉆進技術的技術原理是將流體通過雙壁鉆具內外管環空輸送至雙壁反循環鉆頭，將破碎下來的巖屑或巖心通過鉆具中心通道排出孔外，具有孔壁擾動小、漏失地層適應強、反循環效果好等優點。目前配套使用的反循環鉆頭其主要作用是改變流體的流向，迫使流體向反循環鉆頭中心流動，從而攜帶巖屑、巖心上返，現有的雙壁反循環鉆頭結構與功能都很單一，只能用于反循環鉆進施工。

采用雙壁鉆具對局部層位進行取樣或取心施工時，一般有兩種工藝方法，均存在一定的弊端。第一種是采用雙壁反循環鉆具進行全孔段取樣或取心，由于只需要對特定層位的地層進行取樣或取心，所以有相當一部分孔段取出的巖樣或巖心沒有得到真正的利用，而且取樣或取心孔段的延長會一定程度上增加巖樣或巖心卡堵的概率，不確定性更高，整體用時較長；第二種是采用普通回轉鉆具鉆進至特定層位，提出普通回轉鉆具后下入雙壁反循環鉆具進行特定層位的取樣或取心，當一趟鉆需要對多個層位進行取樣或取心時，需要反復提下鉆具并頻繁更換鉆具，雖然獲取的巖樣與巖心均可利用，但輔助時間長，工序復雜。

為此，本發明的設計者鑒于上述問題，通過潛心研究，綜合多年從事相關領域工作的實踐經驗，研究出一種雙壁鉆具用可開閉式鉆頭及使用方法，以克服上述難題。

發明內容

針對現有技術中的缺陷和不足，本發明提供了提供一種雙壁鉆具用可開閉式鉆頭及施工方法，以解決上述不足。

為達到上述目的，本發明采取如下的技術方案：

一種雙壁鉆具用可開閉式鉆頭，包括雙壁鉆頭體，安裝在雙壁鉆頭體一端的上端蓋以及位于雙壁鉆頭體與上端蓋之間的活動刀翼；

所述上端蓋上周向布設有多個刀翼，刀翼上設有多個切削齒；上端蓋包括端蓋面和端蓋側壁，端蓋面上設有兩個端蓋面通孔，端蓋面中心設有端蓋中心孔；

所述雙壁鉆頭體包括同軸的內管和外管，內管的一端與外管之間為環空，內管的另一端外壁與外管內壁之間通過環形體連接為一體且環形體的端面和外管端部圍成安裝槽，安裝在外管端部的端蓋面與安裝槽圍成安裝腔；兩個所述活動刀翼安裝在安裝槽內且二者沿安裝槽中心呈中心對稱并能轉動至打開或閉合內管的中心通道，活動刀翼的上下底面分別平行緊貼端蓋面和安裝槽底面；每個活動刀翼兩側的安裝腔分隔為第一腔體和第二腔體，在第一腔體內的環形體上設有第一通孔且該第一通孔連通第一腔體和所述環空，在第二腔體內的環形體上設有第二通孔且該第二通孔連通第二腔體和內管的中心通道；

當兩個活動刀翼閉合時，流體能依次經過環空、第一通孔和第一腔體后推動活動刀翼旋轉打開，使中心通道與端蓋中心孔連通且使第一腔體與端蓋面通孔連通，流體流經端蓋面通孔噴出并分流至中心通道進行反循環鉆進施工；

當兩個活動刀翼打開時，流體能依次經過中心通道、第二通孔和第二腔體后推動活動刀翼旋轉閉合，使中心通道和端蓋中心孔隔開且使第二腔體與端蓋面通孔連通，流體流經端蓋面通孔噴出并沿鉆孔環隙攜屑上返進行正循環鉆進施工。

本發明還包括如下技術特征：