[发明专利]基于等离子通道与机械钻具联合装置及其钻井方法

说明书

本发明涉及一种基于等离子通道与机械钻具联合装置及其钻井方法，其中的基于等离子通道与机械钻具联合装置的双内室连接杆内腔被分隔为封闭的电气室与钻井液通道，电气室内安装有电气感应装置；双内室连接杆上端依次连接钻杆、转盘，钻杆内壁有电缆通道，电缆穿过电缆通道并与电气室内的直流电源连接，双内室连接杆下端依次连接压力伸缩杆、钻头，压力伸缩杆上安装压力感应装置，压力感应装置与电气感应装置连接，钻头的中心水眼内设置有隔板，隔板一侧为隔断式水眼，接地电极和高压电极安装在隔板另一侧并裸露出来；电气室内的电极连接装置下端进入钻头，并分别与接地电极、高压电极连接。本发明实现了钻头、高压电极和接地电极同时工作。

技术领域：

本发明涉及钻井工程领域，具体涉及一种基于等离子通道与机械钻具联合装置及其钻井方法。

背景技术：

等离子体被称作是第四种物质存在的形态，它是由电子、离子、自由基和中性粒子组成的导电流体，等离子通道钻井是通过直流电源，电容，电阻、电感以及电极等装置产生的等离子体来破碎岩石，这种技术还不够完善，并且能耗巨大。但如果将等离子通道钻井和机械钻头联合在一起组成一种新的钻井方式能减少能耗，还可以提高传统钻井的钻进速度，因此针对于以上问题，设计一种等离子通道钻井方式与钻头就显的很有必要。

发明内容：

本发明的一个目的是提供一种基于等离子通道与机械钻具联合装置，这种基于等离子通道与机械钻具联合装置用于解决现有技术中等离子通道钻井或机械钻头钻井仅仅单一工作的问题，本发明的另一个目的是提供这种基于等离子通道与机械钻具联合装置的钻井方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

这种基于等离子通道与机械钻具联合装置包括钻杆、双内室连接杆、压力伸缩杆、钻头、接地电极、高压电极，双内室连接杆内腔被分隔为电气室与钻井液通道，电气室为封闭的，电气室内安装有电气感应装置；双内室连接杆上端连接钻杆，钻杆顶端安装有转盘，钻杆内壁具有电缆通道，电缆穿过电缆通道并与电气室内的直流电源连接，双内室连接杆下端连接压力伸缩杆，压力伸缩杆与钻头连接，压力伸缩杆上安装压力感应装置，压力感应装置与电气感应装置连接，钻头的中心水眼内设置有隔板，隔板一侧为隔断式水眼，接地电极和高压电极安装在隔板另一侧并裸露出来；电气室内的电极连接装置下端穿过压力伸缩杆进入钻头，并分别与接地电极、高压电极连接。

上述方案中电气感应装置包括电容器，电容器分别通过电缆线与电极连接装置、触发开关、直流电源连接，直流电源通过电缆线与压力感应装置、电阻装置一端连接，电阻装置的另一端通过电缆线与电感装置相连，电感装置的另一端通过电缆线与触发开关连接，触发开关通过电缆线与电极连接装置连接；接地杆一端通过电极连接装置与接地电极相连，接地杆另一端穿过双内室连接杆内壁与外面的地层接触。

上述方案中双内室连接杆通过中间连接装置与钻杆相连，双内室连接杆具有底板，该底板上设置有钻井液通孔，该底板与电气室的底板为一体的。

上述基于等离子通道与机械钻具联合装置及其钻井方法，该方法包括如下步骤：首先是电缆为直流电源提供电力支持，电容器、触发开关、电阻装置、电感装置、接地杆、电极连接装置、接地电极和高压电极产生高电压冲击电流，形成等离子通道，钻杆内壁设计电缆通道，在钻头上面设计出双内室连接杆，将高压电极和接地电极设置于钻头上，高压电极和接地电极基于电气感应装置而工作，钻头由转盘、钻杆带动旋转，实现了钻头、高压电极和接地电极同时工作；

转盘带动整个钻头开始钻井，采用等离子通道钻井与机械钻具钻井相互配合的方式进行钻井，高压电极和接地电极不断的将岩石破碎出孔道，钻头紧接着开始钻进，高压电极和接地电极安装在隔断式水眼处，隔断式水眼提供了钻井液的通道，遇到难钻地层时，压力伸缩杆会有小幅度的收缩，为钻头提供一个缓冲的机会，减少钻头磨损；

利用压力伸缩杆和压力感应装置为直流电源的电流强弱提供信号，使直流电源改变输出电流强度，从而改变等离子通道破碎岩石的强度，钻进效率和钻进速度。