[发明专利]一种水力驱动多维式等离子联合钻头及其钻井方法

说明书

本发明涉及的是一种水力驱动多维式等离子联合钻头及其钻井方法，其中水力驱动多维式等离子联合钻头包括钻杆、钻头、等离子体转盘齿轮、多个等离子体装置、机械切削齿轮、发电机，钻杆内部设置泥浆涡轮，泥浆涡轮底部连接发电机；涡轮叶片外缘的筒体底部与转盘开关固定连接，转盘开关沿周向设置多个放电开关，每个放电开关伸入到环形滑轨内，一对电缆也伸入到环形滑轨内，该对电缆的端部均设置开关电刷；转盘开关下端焊接上齿轮，上齿轮下部与两个连接齿轮啮合，两个连接齿轮各自同轴固定一个等离子体转盘齿轮与一个机械切削齿轮，等离子体转盘齿轮与机械切削齿轮分别从钻头底部祼露出来。本发明机械切削与等离子体冲击联合破岩，提高破岩速度。

技术领域：

本发明涉及的是钻井技术领域，具体涉及的是一种水力驱动多维式等离子联合钻头及其钻井方法。

背景技术：

随着表层油气资源的枯竭，井深不断向深层延伸，破岩难度加大。在深井、超深井中，岩石硬度大，机械转速慢，钻井成本高。诸多科研人员发现等离子脉冲破岩技术可以高效地破碎岩石，并且等离子脉冲破岩技术具有无污染、无飞石等优点。等离子脉冲破岩技术将是未来钻井技术的重要发展方向之一。目前这项技术还缺少可靠的等离子供电装置，大部分等离子钻头使用远距离输电方式进行供电，使钻井成本大大增加。针对于这种情况，设计一种水力驱动多维式等离子联合钻头及钻井方法就显的很有必要。

发明内容：

本发明的一个目的是提供一种水力驱动多维式等离子联合钻头，这种水力驱动多维式等离子联合钻头用于解决现有大部分等离子钻头使用远距离输电方式进行供电，使钻井成本大大增加的问题；本发明的另一个目的是提供这种水力驱动多维式等离子联合钻头的钻井方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种水力驱动多维式等离子联合钻头包括钻杆、钻头、切削齿、等离子体转盘齿轮、多个等离子体装置、机械切削齿轮、泥浆涡轮、发电机，钻杆内部设置泥浆涡轮，泥浆涡轮底部连接发电机，储能舱室设置于发电机的右下侧，发电机接入电缆，电缆伸入到储能舱室中，储能舱室内部安装充电电池、储能电容、续流二极管，储能舱室底部向下延伸两对电缆；涡轮叶片外缘的筒体底部与转盘开关固定连接，转盘开关沿周向设置多个放电开关，每个放电开关伸入到环形滑轨内，来自储能舱室底部的一对电缆也伸入到环形滑轨内，该对电缆的端部均设置开关电刷，转盘开关转动时，开关电刷与一个个放电开关接触连接，转盘开关下端焊接上齿轮，上齿轮下部与两个连接齿轮啮合，上齿轮底部的齿数与两个连接齿轮的齿数相等，两个连接齿轮各自同轴固定一个等离子体转盘齿轮与一个机械切削齿轮，等离子体转盘齿轮与机械切削齿轮分别从钻头底部祼露出来；

等离子体装置包括一对高压电极和接地电极，等离子体装置有多个，每对高压电极和接地电极与等离子体转盘齿轮的齿间隔设置于等离子体转盘齿轮上，等离子体转盘齿轮上设置一圈连接轨道，每对高压电极和接地电极分别伸入到连接轨道中，来自储能舱室底部的另一对电缆向下延伸至等离子体转盘齿轮，该对电缆末端穿过钻头的直角孔道处于连接轨道内，且该对电缆末端均设置放电电刷，等离子体转盘齿轮转动时，放电电刷依次与一对对高压电极和接地电极接触连接。

上述方案中放电开关的数量与等离子体装置的数量相等。

上述方案中泥浆涡轮、发电机、涡轮叶片、转盘开关、上齿轮、水眼形成钻井液通道。

上述方案中放电开关为四个，等离子体装置为四个。

上述方案中等离子体转盘齿轮内侧设置轴承轨道，等离子轴承安装于轴承轨道处，等离子轴承内侧滚珠嵌于轴承轨道上，等离子轴承外侧从隔离固定板穿出，等离子轴承祼露在隔离固定板外的部分设置方形凸起，方形凸起卡在钻头的条形槽中，钻头与等离子轴承祼露在隔离固定板外的部分通过齿槽配合连接，从而将等离子体转盘齿轮安装在钻头内。