[发明专利]用于松软地层钻进中心排渣引射式抽吸钻具及其使用方法

说明书

本发明公开了一种用于松软地层钻进中心排渣引射式抽吸钻具，包括进气管、排渣管、动力头和钻杆，钻杆内设有排渣通道和进气通道，钻杆前端安装有引射式抽吸钻头，引射式抽吸钻头端部设有切削刀头，引射式抽吸钻头顶部侧壁上设有进渣孔，切削刀头内侧侧壁上设有喷射孔，引射式抽吸钻头内设有高压喷射通道，本发明通过高压喷射通道对中心排渣通道内进行射流，在排渣通道内形成负压区域，进渣孔对钻屑产生抽吸效果，喷射孔喷出的射流空气对钻孔底部产生搅动作用，并推动孔底钻屑向进渣孔内运移，促使孔底岩屑通过进渣孔进入到中心排渣通道内，解决现有煤层瓦斯抽排孔钻进过程中遇到的卡钻、埋钻和孔内排渣困难等问题，大幅提高钻进效率和钻进深度。

技术领域

本发明属于钻井的特殊方法或设备的技术领域，具体是涉及一种用于松软地层钻进中心排渣的引射式抽吸钻具及其使用方法。

背景技术

煤层气因被作为非常规天然气能源，并对井下煤层瓦斯突出等有重要影响而受到广泛关注，采用钻探手段在煤层工作面进行超前钻孔并实施煤层瓦斯抽排作业是实现煤层气利用与预防井下煤层瓦斯突出的主要方法，现有采用的煤层钻孔均采用传统的正循环钻进工艺与机具，由于煤层裂隙发育、质地松软，在钻进过程中，钻孔冲洗介质从钻具中心进入孔底并携带孔底钻屑从钻具与孔壁之间的环状间隙返到进渣口的过程中，经常由于冲洗介质对孔壁产生扰动或由于孔底钻屑在运移过程中造成钻具与孔壁发生卡堵，致使钻进过程中发生卡钻、埋钻和孔底岩屑排出困难等问题。

中国专利申请号为201310566830.6，发明名称为“用于松软突出煤层钻进双层内排渣防堵钻具及其使用方法”说明书公开了一种用于松软突出煤层钻进双层内排渣防堵钻具，包括双层内排渣防堵钻杆、中心回流钻头、旋转密封供水装置或供风装置，旋转密封供水装置或供风装置与钻机上的双层内排渣防堵钻杆连接，中心回流钻头安装在双层内排渣防堵钻杆的前端，双层内排渣防堵钻杆由外钻杆体、内连接管和焊接在内连接管内壁的多孔管组成，其钻杆由外钻杆体、内连接管和焊接在内连接管内壁的多孔管，该杆体结构复杂，加工麻烦，而且强度低，不能适用深钻孔的钻进作业，另外钻具钻头部分采用中心孔进渣，中心孔进渣口设置在刀头中间位置，刀头在钻杆高速旋转的情况下，容易在中心孔位置处产生较大的离心力，使废渣在中心孔进渣口处会发生卡堵，致使钻进过程中发生卡钻、埋钻和孔底岩屑排出困难等问题。

中国专利申请号为201310037786.X，发明名称为“旋风式喷射钻头”说明书公开了一种旋风式喷射钻头，包括设有空腔的钻头体，在钻头体端部中间设置有与该空腔连通的取样口，钻头体端部设置有用于钻进和取样的切削刀头，钻头体壁上靠近切削刀头处设置有与空腔连通的旋流喷射孔，旋流喷射孔中心线与钻头体轴线在空间内相互交错；旋流喷射孔中心线与钻头体钻进方向形成5°～60°夹角和切削刀头切削面形成30°～80°夹角；另外该喷射钻头同样是采用中心孔进渣，中心孔进渣口设置在刀头中间位置，刀头在钻杆高速旋转的情况下，容易在中心孔进渣口处产生较大的离心力，其解决离心力的问题是在刀头侧部喷射出旋转的压缩空气，将煤屑压入中心孔内，但是这种旋风式喷射钻头其对钻杆的密封要求和压缩空气的风压具有较高的要求，由于钻杆的直径尺寸小于钻头的直径尺寸，钻杆与钻孔内壁之间存在较大，以及松软突出煤层内含有瓦斯，容易藏风，导致压缩空气的风压达到刀头进渣口处的风力损失较大，特别是深孔钻进作业时，难以避免废渣在中心孔进渣口处会发生卡堵，致使钻进过程中发生卡钻、埋钻和孔底岩屑排出困难等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于松软地层钻进中心排渣的引射式抽吸钻具及其使用方法，该用于松软地层钻进中心排渣的引射式抽吸钻具通过高压喷射通道对中心排渣通道内进行射流，在中心排渣通道内形成负压区域，通过钻头侧部的进渣孔对钻孔底部钻屑产生抽吸效果，将钻屑抽入中心排渣通道内进行排渣，同时利用刀头侧部的喷射孔喷出的射流空气对钻孔底部产生搅动作用，并推动孔底钻屑向进渣孔内运移，促使孔底岩屑通过进渣孔进入到中心排渣通道内，提高进渣孔进渣效率，解决现有煤层瓦斯抽排孔钻进过程中遇到的卡钻、埋钻和孔内排渣困难等问题，大幅提高钻进效率和钻进深度。