[发明专利]一种双壁钻具用可开闭式钻头及施工方法

说明书

本发明公开了一种双壁钻具用可开闭式钻头及施工方法，包括双壁钻头体、上端盖和活动刀翼；上端盖上设有刀翼、端盖面通孔和端盖中心孔；双壁钻头体包括内管和外管以及环形体，活动刀翼安装在环形体端面的安装槽内，活动刀翼两侧的安装腔分隔为第一腔体和第二腔体，第一腔体内的环形体上设有第一通孔，第二腔体内的环形体上设有第二通孔；活动刀翼闭合时，流体依次经环空、第一通孔和第一腔体后推动活动刀翼旋转打开，流体流经端盖面通孔喷出并分流至中心通道；活动刀翼打开时，流体依次经中心通道、第二通孔和第二腔体后推动活动刀翼旋转闭合，流体流经端盖面通孔喷出。本发明能够实现一趟钻正、反循环施工的实时切换，提高钻进效率。

技术领域

本发明属于钻头技术领域，涉及一种可开闭式钻头，尤其是涉及一种双壁钻具用可开闭式钻头及施工方法。

背景技术

双壁反循环钻进技术已经在矿产勘查、水文地质、岩土工程施工、浅层煤层气与天然气开发等领域成功应用，而且效果显著。双壁反循环钻进技术的技术原理是将流体通过双壁钻具内外管环空输送至双壁反循环钻头，将破碎下来的岩屑或岩心通过钻具中心通道排出孔外，具有孔壁扰动小、漏失地层适应强、反循环效果好等优点。目前配套使用的反循环钻头其主要作用是改变流体的流向，迫使流体向反循环钻头中心流动，从而携带岩屑、岩心上返，现有的双壁反循环钻头结构与功能都很单一，只能用于反循环钻进施工。

采用双壁钻具对局部层位进行取样或取心施工时，一般有两种工艺方法，均存在一定的弊端。第一种是采用双壁反循环钻具进行全孔段取样或取心，由于只需要对特定层位的地层进行取样或取心，所以有相当一部分孔段取出的岩样或岩心没有得到真正的利用，而且取样或取心孔段的延长会一定程度上增加岩样或岩心卡堵的概率，不确定性更高，整体用时较长；第二种是采用普通回转钻具钻进至特定层位，提出普通回转钻具后下入双壁反循环钻具进行特定层位的取样或取心，当一趟钻需要对多个层位进行取样或取心时，需要反复提下钻具并频繁更换钻具，虽然获取的岩样与岩心均可利用，但辅助时间长，工序复杂。

为此，本发明的设计者鉴于上述问题，通过潜心研究，综合多年从事相关领域工作的实践经验，研究出一种双壁钻具用可开闭式钻头及使用方法，以克服上述难题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了提供一种双壁钻具用可开闭式钻头及施工方法，以解决上述不足。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种双壁钻具用可开闭式钻头，包括双壁钻头体，安装在双壁钻头体一端的上端盖以及位于双壁钻头体与上端盖之间的活动刀翼；

所述上端盖上周向布设有多个刀翼，刀翼上设有多个切削齿；上端盖包括端盖面和端盖侧壁，端盖面上设有两个端盖面通孔，端盖面中心设有端盖中心孔；

所述双壁钻头体包括同轴的内管和外管，内管的一端与外管之间为环空，内管的另一端外壁与外管内壁之间通过环形体连接为一体且环形体的端面和外管端部围成安装槽，安装在外管端部的端盖面与安装槽围成安装腔；两个所述活动刀翼安装在安装槽内且二者沿安装槽中心呈中心对称并能转动至打开或闭合内管的中心通道，活动刀翼的上下底面分别平行紧贴端盖面和安装槽底面；每个活动刀翼两侧的安装腔分隔为第一腔体和第二腔体，在第一腔体内的环形体上设有第一通孔且该第一通孔连通第一腔体和所述环空，在第二腔体内的环形体上设有第二通孔且该第二通孔连通第二腔体和内管的中心通道；

当两个活动刀翼闭合时，流体能依次经过环空、第一通孔和第一腔体后推动活动刀翼旋转打开，使中心通道与端盖中心孔连通且使第一腔体与端盖面通孔连通，流体流经端盖面通孔喷出并分流至中心通道进行反循环钻进施工；

当两个活动刀翼打开时，流体能依次经过中心通道、第二通孔和第二腔体后推动活动刀翼旋转闭合，使中心通道和端盖中心孔隔开且使第二腔体与端盖面通孔连通，流体流经端盖面通孔喷出并沿钻孔环隙携屑上返进行正循环钻进施工。

本发明还包括如下技术特征：