[发明专利]一种大口径地质钻孔的钻进工艺

权利要求书

1.一种大口径地质钻孔的钻进工艺，其特征在于：

钻杆采用多段连接式组合钻杆，组合钻杆的最底端装传扭钻杆，在传扭钻杆的底部装有用于钻芯孔的小钻头，在传扭钻杆的下部套装用于钻进或取芯的大钻头，大钻头与传扭钻杆之间通过传扭机构连接，大钻头完成一次集渣或取芯后，组合钻杆始终置留在孔内，只将大钻头提升至孔外；卸渣或取出岩芯后，重新将大钻头沿组合钻杆下放至孔底，通过传扭机构实现组合钻杆与大钻头同步旋转，进行再次钻进；

对于岩石层的钻进，大钻头采用岩芯钻头和取芯截断钻头，小钻头采用对应岩石层钻进小钻头，具体步骤如下，

(1)更换钻头：将传扭钻杆底部的小钻头更换为岩石层钻进小钻头，在岩芯钻头的上部安装集渣筒，集渣筒为环状筒体，将岩芯钻头和集渣筒套装在组合钻杆上并沿组合钻杆下放至孔底，通过传扭机构将岩芯钻头与传扭钻杆相接；

(2)钻进：启动动力头带动岩芯钻头和岩石层钻进小钻头对岩石层进行钻进；小钻头钻进构成中心导向孔，大钻头钻进构成环状外分割孔，中心导向孔与环状外分割孔之间的岩层形成环状去芯岩柱；

(3)冲洗收渣：在钻进过程中，采用正循环钻进方法钻进，启动冲洗液泵送系统将冲洗液沿钻杆内部下行，泵送的冲洗液依次流经钻杆内部、小钻头底部的出口、组合钻杆与环状去芯岩柱之间的间隙、环状去芯岩柱上端、岩芯钻头筒体内壁与环状去芯岩柱之间的环状间隙、岩芯钻头筒体外壁与孔壁之间的环状间隙、集渣筒与孔壁之间的环状间隙，至集渣筒上端会因流速急降而将所携带的钻渣沉淀在集渣筒完成收渣；

(4)起钻卸渣：将传扭钻杆与岩芯钻头之间的传扭机构解锁，通过提升钢丝绳将岩芯钻头沿组合钻杆提升至孔外，通过孔口夹持装置将孔内的组合钻杆夹持住，使其置留孔内，将提出孔口的岩芯钻头下方的两段组合式钻杆的连接处拆卸开，将岩芯钻头从钻杆上卸下并排渣；

(5)对于整体环状去芯岩柱取芯作业：换装取芯截断钻头，将取芯截断钻头套装在组合钻杆上并沿组合钻杆下放至孔底，通过传扭机构将其与传扭钻杆相接，并恢复上述两段组合式钻杆的连接，解除孔口夹持装置的夹持；启动动力头，通过组合钻杆带动取芯截断钻头底部断岩切削刀具从底部对环状去芯岩柱进行截断切削，取芯完成后，采用步骤(4)中所述的钻杆置留孔内的方式，只将取了岩芯的取芯截断钻头提升至孔外，卸载岩芯；

(6)继续钻进：重新更换岩芯钻头，将安装有集渣筒的岩芯钻头重新沿组合钻杆下放至孔底，并通过传扭机构将岩芯钻头与传扭钻杆相接，启动动力头，通过组合钻杆重新带动小钻头与岩芯钻头钻进；

(7)重复步骤(2)～(6)，达到设计的孔深，进行最后一次取芯作业，钻进结束。

2.根据权利要求1所述的大口径地质钻孔的钻进工艺，其特征在于：所述传扭机构包括设置在传扭钻杆上的外花键，大钻头上设有套装在组合钻杆上并可沿组合钻杆上下无摩擦滑动的套管，套管的内壁设有与传扭钻杆上的外花键配合的传扭内花键。

3.根据权利要求2所述的大口径地质钻孔的钻进工艺，其特征在于：在传扭外花键键齿的侧部设有与传扭内花键相对应的加压槽，加压槽的槽口沿着钻杆本体的外壁同旋向设置，加压槽顶部设置为用于压紧传扭内花键的加压台肩。

4.根据权利要求1所述的大口径地质钻孔的钻进工艺，其特征在于：大钻头通过滑环总成和卷扬机吊装到组合钻杆上，所述滑环总成包括静环和动环，动环下部与大钻头的起吊部固定相连接，动环的顶部固定设有承托部，静环套装在动环上部，静环的底部固定设有与承托部相配合的提拉环，提拉环的内孔壁与动环外壁之间设有防扭间隙，在静环的顶部固定连接有配重环体，配重环体的顶部固定设有两个对称设置的拉升部。