專利名稱：一種牙輪、潛孔錘組合鉆具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及地質(zhì)鉆探用鉆具，尤其涉及一種牙輪、潛孔錘組合鉆具，通過該組合相應(yīng)產(chǎn)生了一種新的分動復(fù)合鉆進技術(shù)。
背景技術(shù)：
大口徑石油、煤層氣、頁巖氣、水井、地?zé)峋?、鹽井等鉆井工程，目前最常用的是牙輪鉆進、氣動潛孔錘(簡稱氣動錘)鉆進和正在推廣使用的液動潛孔錘(簡稱液動錘)鉆進。牙輪鉆頭鉆進是靠沖擊壓碎和剪切破碎巖石的，它的特點是鉆進效率較高，使用范圍非常廣泛，從軟巖層到硬巖層都可采用。影響牙輪鉆進效率的因素很多，單就硬巖鉆進而言，主要是需保持足夠的井底鉆壓，而淺井和超大孔徑往往鉆壓達不到額定要求而效率低下。氣動潛孔錘鉆進是效率最高的鉆井方法，の150_以下淺井效率最好，而大口徑深井因鑿巖面積大、排粉困難(需高風(fēng)壓、大流量)而成本驟升。經(jīng)中國地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所改進研制的YZX系列高效液動錘對提高鉆效有良好的應(yīng)用效果，但主要問題是沖擊功不夠大和連續(xù)工作時間短，制約了該液動潛孔錘鉆進技術(shù)的大面積推廣。另外，在科學(xué)深鉆和煤層氣參數(shù)井成井エ藝方面，已形成一套完整的施工方案，即小鉆鑿出先導(dǎo)孔，大鉆二次擴孔成井エ藝，其主要問題是重復(fù)起大鉆和擴孔重復(fù)鉆進。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對上述重復(fù)起大鉆和擴孔重復(fù)鉆進提出的一種牙輪、潛孔錘組合鉆具技術(shù)方案，通過該組合相應(yīng)產(chǎn)生了一種新的分動復(fù)合鉆進技木。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是一種牙輪、潛孔錘組合鉆具，包括潛孔錘、花鍵套接頭、花鍵軸接頭、中空牙輪外鉆頭、先導(dǎo)內(nèi)鉆頭，其中，所述花鍵套接頭上連作為鉆桿柱的所述潛孔錘外管，花鍵套接頭下連用于回轉(zhuǎn)擴孔鉆進的所述中空牙輪外鉆頭，所述花鍵軸接頭通過其設(shè)置的外花鍵連接花鍵套接頭承接鉆桿柱扭矩，所述花鍵軸接頭通過其外花鍵與花鍵套接頭的鍵槽相配合上下滑動承接潛孔錘內(nèi)部沖錘往復(fù)沖擊，所述先導(dǎo)內(nèi)鉆頭連接花鍵軸接頭底部實現(xiàn)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進。方案進ー步是所述中空牙輪外鉆頭牙輪齒尖對應(yīng)先導(dǎo)內(nèi)鉆頭的細頸處，所述中空牙輪外鉆頭齒尖底部尅取內(nèi)直徑小于先導(dǎo)內(nèi)鉆頭直徑。方案進ー步是所述潛孔錘是液動潛孔錘或氣動潛孔錘中的ー種。方案進ー步是所述先導(dǎo)內(nèi)鉆頭是巖芯管取芯鉆頭或潛孔沖擊鉆頭的ー種。方案進ー步是所述花鍵套接頭與潛孔錘外管的連接是螺紋連接。方案進ー步是所述花鍵軸接頭通過其外花鍵與花鍵套接頭的鍵槽相配合上下滑動是限位滑動，限位滑動的距離是20毫米至50毫米。方案進ー步是所述潛孔錘包括在連接頭上方順序安裝的傳功座套、傳功座、活塞、沖錘，傳功座用于將活塞和沖錘的擊打力傳遞到花鍵軸接頭上。方案進ー步是所述氣動潛孔錘是雙壁管正循環(huán)潛孔錘或貫通式反循環(huán)氣動潛孔錘。方案進ー步是所述液動潛孔錘是鉆桿柱連接或繩索取芯鉆桿柱連接液動潛孔錘。方案進ー步是所述花鍵套接頭與中空牙輪外鉆頭的連接是螺紋連接。本實用新型的有益效果是利用本實用新型實現(xiàn)了分動復(fù)合鉆進技術(shù)，是鉆井領(lǐng)域的重大創(chuàng)新；它和目前應(yīng)用的牙輪鉆進、液動錘鉆進和液動錘牙輪鉆進相比，有相當(dāng)大的優(yōu)越性。ー是和牙輪全面鉆進相比，所需井底總鉆壓為全面鉆進鉆壓的一半，既可較容易達到額定鉆壓最優(yōu)參數(shù)鉆迸，又極大地改善總鉆柱的工作條件；而每個牙輪所受鉆壓為全面鉆進的五分之ニ，且牙輪臂長縮減一半，也極大改善了牙輪受カ狀況。ニ是和液動錘鉆迸、液動錘牙輪全面鉆進相比，単位面積沖擊功數(shù)倍提高。由于三者均可選擇同一型號液動潛孔錘，而本鉆具沖擊回轉(zhuǎn)鑿巖面積僅為后者的三分之一，鉆井效率大為提高。三是和單獨鉆進方式相比，均衡發(fā)揮了鉆機、水泵和鉆桿柱的承載力，有利于防止機械、孔內(nèi)事故，降低鉆探成本。四是本鉆具結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，同時不改變目前常用的鉆機、水泵和鉆桿柱配備，使用成本低、易推廣。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作ー詳細描述。

圖1本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖2本實用新型圖1的仰視圖；圖3本實用新型圖1的A-A視圖；圖4本實用新型圖1的B-B視圖。
具體實施方式
一種牙輪、潛孔錘組合鉆具實施例，參見圖1、圖2和圖3，所述組合鉆具包括潛孔錘1、花鍵套接頭2、花鍵軸接頭3、中空牙輪外鉆頭4、先導(dǎo)內(nèi)鉆頭5，其中，所述花鍵套接頭上連作為鉆桿柱的所述潛孔錘外管1-1，花鍵套接頭下連用于回轉(zhuǎn)擴孔鉆進的所述中空牙輪外鉆頭，所述花鍵軸接頭通過其設(shè)置的外花鍵3-1和3-2連接花鍵套接頭承接鉆桿柱扭矩，所述花鍵軸接頭通過其外花鍵與花鍵套接頭的鍵槽相配合上下滑動承接潛孔錘內(nèi)部沖錘1-2往復(fù)沖擊，所述先導(dǎo)內(nèi)鉆頭通過螺紋連接花鍵軸接頭底部實現(xiàn)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進。實施例中，所述中空牙輪外鉆頭牙輪齒尖4-1對應(yīng)先導(dǎo)內(nèi)鉆頭的細頸處5-1，所述中空牙輪外鉆頭齒尖底部尅取內(nèi)直徑4-2小于先導(dǎo)內(nèi)鉆頭直徑5-2。實施例中，所述潛孔錘是液動潛孔錘或氣動潛孔錘中的ー種，是傳統(tǒng)中使用的潛孔錘結(jié)構(gòu)。實施例中，所述先導(dǎo)內(nèi)鉆頭是巖芯管取芯鉆頭或潛孔沖擊鉆頭的ー種。實施例中，為了連接快速，所述花鍵套接頭與潛孔錘外管的連接是直孔螺紋連接。實施例中，所述花鍵軸接頭通過其外花鍵與花鍵套接頭的鍵槽相配合上下滑動是限位滑動，限位滑動的距離是20毫米至50毫米。為此花鍵軸接頭上的外花鍵不是上下貫通的而是分段的，如圖1所示，鍵槽的頂部凸起2-1限位住花鍵軸接頭上的外花鍵，在鉆進的過程中，潛孔錘未敲擊花鍵軸接頭之前，花鍵軸接頭是壓住先導(dǎo)內(nèi)鉆頭下鉆，當(dāng)潛孔錘敲擊花鍵軸接頭后，花鍵軸接頭會沿鍵槽先向下移動鉆進，而后中空牙輪外鉆頭跟進擴孔鉆進。實施例中，所述傳統(tǒng)的潛孔錘結(jié)構(gòu)包括在花鍵軸接頭上方順序安裝的傳功座1-4、活塞1-3和沖錘1-2，傳功座用于將活塞和沖錘的擊打力傳遞到花鍵軸接頭上。實施例中，所述氣動潛孔錘是雙壁管正循環(huán)潛孔錘或貫通式反循環(huán)氣動潛孔錘。所述液動潛孔錘是鉆桿柱連接或繩索取芯鉆桿柱連接液動潛孔錘。所述花鍵套接頭與中空牙輪外鉆頭的連接是螺紋連接。實施例中，傳功座與花鍵軸接頭之間設(shè)置有封閉套6，在花鍵軸接頭中設(shè)置有水孔3-3,本實施例在鉆桿柱及沖洗液的作用下，通過液動錘外管傳遞扭矩和鉆壓給花鍵套牙輪鉆頭回轉(zhuǎn)鉆迸；內(nèi)鉆頭在牙輪鉆頭體花鍵扭力作用和液動錘啟動后的重錘往復(fù)沖擊下沖擊回轉(zhuǎn)鉆進。根據(jù)牙輪一液動錘工作原理，可組合成多種不同型式的鉆具。如可用花鍵套連接頭+中空牙輪鉆頭連接共同組成新型式花鍵套牙輪鉆頭。更換內(nèi)鉆頭，使內(nèi)鉆頭由花鍵鉆桿連 接頭+牙輪鉆頭組成。本鉆具內(nèi)鉆頭體改為花鍵套連接頭+巖芯管+取芯鉆頭，花鍵套連接頭接外管一扶正接頭一中空牙輪外鉆頭組成牙輪ー液動錘取芯組合鉆具。如果液動錘不選配最大直徑錘時，鉆具還可以這樣組合；連接頭分別上連液動錘下連內(nèi)鉆頭，和接外管及中空牙輪鉆頭，也同樣組成鉆具實現(xiàn)兩鉆頭分動復(fù)合鉆迸。本實施例連接液動錘和內(nèi)鉆頭，實現(xiàn)了ー套鉆具，兩個鉆頭分別用不同的鉆進方法尅取巖石，破除了牙輪鉆進和液動錘的技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)了最具優(yōu)勢的兩種鉆進技術(shù)相結(jié)合和先導(dǎo)孔與擴孔鉆進同時進行一次成井。中空牙輪外鉆頭擴孔鉆進為內(nèi)鉆頭選配超大級配液動錘提供了空間。以孔徑小216mm鉆具為例，鉆具內(nèi)鉆頭小130臟，選配的是YZX178液動錘，而常規(guī)高效液動錘鉆進則只能選配YZX98液動潛孔錘。兩者結(jié)構(gòu)參數(shù)表如下。表I YZX液動潛孔錘參數(shù)表
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權(quán)利要求1.一種牙輪、潛孔錘組合鉆具，包括潛孔錘、花鍵套接頭、花鍵軸接頭、中空牙輪外鉆頭、先導(dǎo)內(nèi)鉆頭，其特征在干，所述花鍵套接頭上連作為鉆桿柱的所述潛孔錘外管，花鍵套接頭下連用于回轉(zhuǎn)擴孔鉆進的所述中空牙輪外鉆頭，所述花鍵軸接頭通過其設(shè)置的外花鍵連接花鍵套接頭承接鉆桿柱扭矩，所述花鍵軸接頭通過其外花鍵與花鍵套接頭的鍵槽相配合上下滑動承接潛孔錘內(nèi)部沖錘往復(fù)沖擊，所述先導(dǎo)內(nèi)鉆頭連接花鍵軸接頭底部實現(xiàn)沖擊回轉(zhuǎn)鉆迸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種牙輪、潛孔錘組合鉆具，其特征在于，所述中空牙輪外鉆頭牙輪齒尖對應(yīng)先導(dǎo)內(nèi)鉆頭的細頸處，所述中空牙輪外鉆頭齒尖底部尅取內(nèi)直徑小于先導(dǎo)內(nèi)鉆頭直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種牙輪、潛孔錘組合鉆具，其特征在于，所述潛孔錘是液動潛孔錘或氣動潛孔錘中的ー種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種牙輪、潛孔錘組合鉆具，其特征在于，所述先導(dǎo)內(nèi)鉆頭是巖芯管取芯鉆頭或潛孔沖擊鉆頭的ー種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種牙輪、潛孔錘組合鉆具，其特征在于，所述花鍵套接頭與潛孔錘外管的連接是螺紋連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種牙輪、潛孔錘組合鉆具，其特征在于，所述花鍵軸接頭通過其外花鍵與花鍵套接頭的鍵槽相配合上下滑動是限位滑動，限位滑動的距離是20毫米至50毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種牙輪-潛孔錘組合鉆具，其特征在于，所述潛孔錘包括在連接頭上方順序安裝的傳功座套、傳功座、活塞、沖錘，傳功座用于將活塞和沖錘的擊打力傳遞到花鍵軸接頭上。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種牙輪-潛孔錘組合鉆具，其特征在于，所述氣動潛孔錘是雙壁管正循環(huán)潛孔錘或貫通式反循環(huán)氣動潛孔錘。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種牙輪-潛孔錘組合鉆具，其特征在于，所述液動潛孔錘是鉆桿柱連接或繩索取芯鉆桿柱連接液動潛孔錘。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種牙輪-潛孔錘組合鉆具，其特征在于，所述花鍵套接頭與中空牙輪外鉆頭的連接是螺紋連接。
專利摘要本實用新型涉及一種牙輪、潛孔錘組合鉆具，包括潛孔錘、花鍵套接頭、花鍵軸接頭、中空牙輪外鉆頭、先導(dǎo)內(nèi)鉆頭，其中，所述花鍵套接頭上連作為鉆桿柱的所述潛孔錘外管，花鍵套接頭下連用于回轉(zhuǎn)擴孔鉆進的所述中空牙輪外鉆頭，所述花鍵軸接頭通過其設(shè)置的外花鍵連接花鍵套接頭承接鉆桿柱扭矩，所述花鍵軸接頭通過其外花鍵與花鍵套接頭的鍵槽相配合上下滑動承接潛孔錘內(nèi)部沖錘往復(fù)沖擊，所述先導(dǎo)內(nèi)鉆頭通過絲扣連接花鍵軸接頭底部沖擊回轉(zhuǎn)鉆進。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，制作方便，一套鉆桿柱分別實現(xiàn)了牙輪鉆頭回轉(zhuǎn)鉆進和內(nèi)鉆頭沖擊回轉(zhuǎn)鉆進,大幅度提高大口徑基巖、特別是硬巖淺井鉆進效率。
文檔編號E21B4/06GK202866644SQ20122058755
公開日2013年4月10日 申請日期2012年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月9日
發(fā)明者楊振俠 申請人:楊振俠