[实用新型]一种牙轮、潜孔锤组合钻具

说明书

技术领域

本实用新型涉及地质钻探用钻具，尤其涉及一种牙轮、潜孔锤组合钻具，通过该组合相应产生了一种新的分动复合钻进技术。 

背景技术

大口径石油、煤层气、页岩气、水井、地热井、盐井等钻井工程，目前最常用的是牙轮钻进、气动潜孔锤（简称气动锤）钻进和正在推广使用的液动潜孔锤（简称液动锤）钻进。牙轮钻头钻进是靠冲击压碎和剪切破碎岩石的，它的特点是钻进效率较高，使用范围非常广泛，从软岩层到硬岩层都可采用。影响牙轮钻进效率的因素很多，单就硬岩钻进而言，主要是需保持足够的井底钻压，而浅井和超大孔径往往钻压达不到额定要求而效率低下。气动潜孔锤钻进是效率最高的钻井方法，Φ150mm以下浅井效率最好，而大口径深井因凿岩面积大、排粉困难（需高风压、大流量）而成本骤升。经中国地质科学院勘探技术研究所改进研制的YZX系列高效液动锤对提高钻效有良好的应用效果，但主要问题是冲击功不够大和连续工作时间短，制约了该液动潜孔锤钻进技术的大面积推广。另外，在科学深钻和煤层气参数井成井工艺方面，已形成一套完整的施工方案，即小钻凿出先导孔，大钻二次扩孔成井工艺，其主要问题是重复起大钻和扩孔重复钻进。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述重复起大钻和扩孔重复钻进提出的一种牙轮、潜孔锤组合钻具技术方案，通过该组合相应产生了一种新的分动复合钻进技术。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种牙轮、潜孔锤组合钻具，包括潜孔锤、花键套接头、花键轴接头、中空牙轮外钻头、先导内钻头，其中，所述花键套接头上连作为钻杆柱的所述潜孔锤外管，花键套接头下连用于回转扩孔钻进的所述中空牙轮外钻头，所述花键轴接头通过其设置的外花键连接花键套接头承接钻杆柱扭矩，所述花键轴接头通过其外花键与花键套接头的键槽相配合上下滑动承接潜孔锤内部冲锤往复冲击，所述先导内钻头连接花键轴接头底部实现冲击回转钻进。

方案进一步是：所述中空牙轮外钻头牙轮齿尖对应先导内钻头的细颈处，所述中空牙轮外钻头齿尖底部尅取内直径小于先导内钻头直径。

方案进一步是：所述潜孔锤是液动潜孔锤或气动潜孔锤中的一种。

方案进一步是：所述先导内钻头是岩芯管取芯钻头或潜孔冲击钻头的一种。

方案进一步是：所述花键套接头与潜孔锤外管的连接是螺纹连接。

方案进一步是：所述花键轴接头通过其外花键与花键套接头的键槽相配合上下滑动是限位滑动，限位滑动的距离是20毫米至50毫米。

方案进一步是：所述潜孔锤包括在连接头上方顺序安装的传功座套、传功座、活塞、冲锤，传功座用于将活塞和冲锤的击打力传递到花键轴接头上。

方案进一步是：所述气动潜孔锤是双壁管正循环潜孔锤或贯通式反循环气动潜孔锤。

方案进一步是：所述液动潜孔锤是钻杆柱连接或绳索取芯钻杆柱连接液动潜孔锤。

方案进一步是：所述花键套接头与中空牙轮外钻头的连接是螺纹连接。

本实用新型的有益效果是：利用本实用新型实现了分动复合钻进技术，是钻井领域的重大创新；它和目前应用的牙轮钻进、液动锤钻进和液动锤牙轮钻进相比，有相当大的优越性。一是和牙轮全面钻进相比，所需井底总钻压为全面钻进钻压的一半，既可较容易达到额定钻压最优参数钻进，又极大地改善总钻柱的工作条件；而每个牙轮所受钻压为全面钻进的五分之二，且牙轮臂长缩减一半，也极大改善了牙轮受力状况。二是和液动锤钻进、液动锤牙轮全面钻进相比，单位面积冲击功数倍提高。由于三者均可选择同一型号液动潜孔锤，而本钻具冲击回转凿岩面积仅为后者的三分之一，钻井效率大为提高。三是和单独钻进方式相比，均衡发挥了钻机、水泵和钻杆柱的承载力，有利于防止机械、孔内事故，降低钻探成本。四是本钻具结构简单，制作方便，同时不改变目前常用的钻机、水泵和钻杆柱配备，使用成本低、易推广。

下面结合附图和实施例对本实用新型作一详细描述。

附图说明

图1 本实用新型结构示意图；

图2本实用新型图1的仰视图；

图3本实用新型图1的A-A视图；

图4本实用新型图1的B-B视图。

具体实施方式