一種地震勘探復(fù)合鉆具及鉆井方法
【專(zhuān)利摘要】一種地震勘探復(fù)合鉆具及鉆井方法，屬于石油地震勘探、煤田地震勘探【技術(shù)領(lǐng)域】。本體包括中桿驅(qū)動(dòng)總成、出土法蘭、動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿、鉆桿內(nèi)螺旋中桿、鉆頭內(nèi)螺旋桿、小合金鉆頭、鉆頭外管、鉆桿外管、動(dòng)力頭下接頭組件、動(dòng)力頭中軸、外管驅(qū)動(dòng)總成，其連接關(guān)系為：中桿驅(qū)動(dòng)總成連接出土法蘭和動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿，動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿連接動(dòng)力頭中軸，外管驅(qū)動(dòng)總成與出土法蘭連接，小合金鉆頭在本體下端；本發(fā)明將取芯鉆井與螺旋鉆井為一體；避免取芯鉆井遇稍硬地層，取芯口處鉆屑聚集，無(wú)法取芯的狀況，既具取芯鉆具的沖擊破碎能力，又具螺旋鉆具的刮削作用；鉆具外管和內(nèi)螺旋桿的右、左旋設(shè)計(jì)，使鉆屑上返相對(duì)速度增加，加速上返。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種地震勘探復(fù)合鉆具及鉆井方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種地震勘探復(fù)合鉆具及鉆井方法，屬于石油地震勘探、煤田地震勘探【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]黃土塬及相似地層區(qū)域地震勘探鉆井成孔深度的保證是提高地震勘探采集成像精度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該類(lèi)地區(qū)特點(diǎn)是:山高坡陡，沖溝遍布，機(jī)動(dòng)鉆井設(shè)備無(wú)法上山。且干旱缺水、地層比較復(fù)雜、軟硬交替，中間夾雜淤泥層、帶粘性的干黃土、米膠泥及膠泥層，因此該類(lèi)地區(qū)勘探鉆井較為困難。
[0003]由于缺水無(wú)法采用泥漿鉆井工藝；該地區(qū)常規(guī)鉆井方法為取芯鉆井和螺旋鉆具鉆井。但是，取芯鉆井遇稍硬地層取芯口鉆屑聚積，無(wú)法取芯。螺旋鉆井方法，由于井壁彈性、松軟，隨著鉆井深度增加，振動(dòng)加強(qiáng)，成井口增大，遇較松散地層，鉆屑下落，無(wú)法上返；遇粘性地層，堵塞螺旋片間隙，螺旋片起不到刮削作用，鉆進(jìn)困難。目前，黃土塬地區(qū)地震勘探施工多采用人工洛陽(yáng)鏟，用人海戰(zhàn)術(shù)來(lái)保證施工進(jìn)度，但該工具遇到料漿石或老地層則施工困難，鉆井施工深度無(wú)法保證，因此地震勘探采集成像精度受到影響。鉆具及鉆井方法成為此類(lèi)地區(qū)鉆井的瓶頸。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種地震勘探復(fù)合鉆具及鉆井方法，聚取芯鉆井與螺旋鉆井為一體，獨(dú)特地正反轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)加速鉆屑上返速度，鉆具同時(shí)具破碎和刮削效果，解決復(fù)雜的黃土塬地區(qū)及相似地層區(qū)域的鉆井難題。
[0005]一種地震勘探復(fù)合鉆具，本體包括中桿驅(qū)動(dòng)總成、出土法蘭、動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿、鉆桿內(nèi)螺旋中桿、鉆頭內(nèi)螺旋桿、小合金鉆頭、鉆頭外管、鉆桿外管、動(dòng)力頭下接頭組件、動(dòng)力頭中軸、外管驅(qū)動(dòng)總成，格萊圈起密封作用、滾珠保證內(nèi)、外管之間自由旋轉(zhuǎn)；
[0006]其連接關(guān)系為:中桿驅(qū)動(dòng)總成連接出土法蘭和動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿，動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿連接動(dòng)力頭中軸，外管驅(qū)動(dòng)總成與出土法蘭連接，小合金鉆頭在本體下端；
[0007]動(dòng)力頭中軸與動(dòng)力頭下接頭組件螺紋通過(guò)鍵連接，鉆桿外管上端與動(dòng)力頭下接頭螺紋連接，鉆桿外管下端與鉆頭外管螺紋連接，鉆桿內(nèi)螺旋桿上端與動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿四方活動(dòng)連接；下端與鉆頭內(nèi)螺旋桿四方活動(dòng)連接，鉆頭外管、鉆桿外管與其鉆桿內(nèi)螺旋中桿、鉆頭內(nèi)螺旋桿之間分別有兩道滾珠，滾珠從鉆頭外管、鉆桿外管的螺紋孔處裝入，再用緊定螺釘堵死螺紋孔，保證內(nèi)螺旋桿與外管之間相對(duì)自如的旋轉(zhuǎn)；格萊圈裝在鉆桿內(nèi)螺旋中桿、鉆頭內(nèi)螺旋桿上，分別與鉆頭外管、鉆桿外管配合起到密封效果。
[0008]一種地震勘探復(fù)合鉆具的鉆井方法，含有以下步驟；
[0009]步驟①、開(kāi)鉆前:組裝鉆桿與鉆頭，然后，鉆頭外管與鉆桿外管連接，鉆頭內(nèi)螺旋桿與鉆桿內(nèi)螺旋桿連接，小合金鉆頭與鉆頭外管連接；
[0010]出土法蘭與動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿連接完畢，再與外管驅(qū)動(dòng)總成螺栓連接，動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿與中桿驅(qū)動(dòng)總成連接；動(dòng)力頭中軸與外管驅(qū)動(dòng)總成連接；
[0011]步驟②、開(kāi)始鉆井時(shí)，動(dòng)力頭下接頭組件與動(dòng)力頭中軸連接；鉆桿外管與動(dòng)力頭下接頭組件連接，鉆桿內(nèi)螺旋桿與動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿連接；
[0012]步驟③、啟動(dòng)鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)，加壓鉆井，外管驅(qū)動(dòng)總成驅(qū)動(dòng)鉆桿外管、鉆頭外管、小合金鉆頭右旋鉆進(jìn)；鉆屑右旋上返進(jìn)入鉆頭內(nèi)螺旋桿和鉆桿內(nèi)螺旋桿的左旋上返；進(jìn)入動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿左旋上返，通過(guò)出土法蘭的出土口排出；
[0013]步驟④、第一根鉆桿鉆進(jìn)完成，將第一桿鉆桿與連接頭連接，下放到孔徑孔中，用墊叉卡住第一根鉆桿上端扁，連接第二根鉆桿，依次直到目的井深；
[0014]步驟⑤卸下鉆桿完成一口井。
[0015]本發(fā)明主要針對(duì)黃土塬及相似地層區(qū)域設(shè)計(jì)的一種地震勘探復(fù)合鉆具及鉆井方法。主要效果有四個(gè)方面:
[0016]1、本鉆井方法將取芯鉆井與螺旋鉆井為一體。避免取芯鉆井遇稍硬地層，取芯口處鉆屑聚集，無(wú)法取芯的狀況；同時(shí)，解決螺旋鉆井中的遇松散地層鉆屑下落，不能上返，遇粘性地層螺旋片間隙被堵塞，鉆進(jìn)困難的問(wèn)題；
[0017]2、鉆具設(shè)計(jì)既具取芯鉆具的沖擊破碎能力，又具螺旋鉆具的刮削作用；
[0018]3、鉆具外管和內(nèi)螺旋桿的右、左旋設(shè)計(jì)，使鉆屑上返相對(duì)速度增加，加速上返；
[0019]4、鉆屑通過(guò)內(nèi)螺旋桿、外管總成之間的間隙，由內(nèi)中間螺桿的螺旋片導(dǎo)入鉆桿中間桿，排出。減少了常規(guī)鉆井鉆屑?jí)m土飛揚(yáng)的場(chǎng)面。減輕了對(duì)鉆井人員及設(shè)備的污染，有利于操作人員的身體健康和設(shè)備使用壽命的提高。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過(guò)參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，如圖其中:
[0021]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

【具體實(shí)施方式】
[0025]顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本發(fā)明的宗旨所做的許多修改和變化屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0026]實(shí)施例1:地震勘探復(fù)合鉆具結(jié)構(gòu)及連接方式:如圖1所示，包括中桿驅(qū)動(dòng)總成1、出土法蘭2、動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿3、鉆桿內(nèi)螺旋中桿4、鉆頭內(nèi)螺旋桿5、小合金鉆頭6、鉆頭外管7、鉆桿外管8、動(dòng)力頭下接頭組件9、動(dòng)力頭中軸10、外管驅(qū)動(dòng)總成11，第一格萊圈100、第二格萊圈101起密封作用、第一滾珠102、第二滾珠103保證內(nèi)、外管之間自由旋轉(zhuǎn)。
[0027]其連接關(guān)系為:中桿驅(qū)動(dòng)總成I連接出土法蘭2和動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿3，動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿3連接動(dòng)力頭中軸10，外管驅(qū)動(dòng)總成11與出土法蘭2連接，小合金鉆頭6在本體下端；
[0028]動(dòng)力頭中軸10與動(dòng)力頭下接頭組件9螺紋通過(guò)鍵連接，鉆桿外管8上端與動(dòng)力頭下接頭9螺紋連接，鉆桿外管下端與鉆頭外管7螺紋連接，鉆桿內(nèi)螺旋桿4上端與動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿3四方活動(dòng)連接；下端與鉆頭內(nèi)螺旋桿5四方活動(dòng)連接，鉆頭外管7、鉆桿外管8與其鉆桿內(nèi)螺旋中桿4、鉆頭內(nèi)螺旋桿5之間分別有第一滾珠102、第二滾珠103從鉆頭外管7的螺紋孔處裝入，第一滾珠102從鉆桿外管8的螺紋孔處裝入，再用緊定螺釘堵死螺紋孔，保證內(nèi)螺旋桿與外管之間相對(duì)自如的旋轉(zhuǎn)。
[0029]第一格萊圈100、第二格萊圈101分別裝在鉆桿內(nèi)螺旋中桿4、鉆頭內(nèi)螺旋桿5上，分別與鉆頭外管7、鉆桿外管8配合起到密封效果。
[0030]將結(jié)構(gòu)中小合金鉆頭6針對(duì)不同地層，可以設(shè)計(jì)成不同結(jié)構(gòu)。鉆頭外管7下端的螺旋結(jié)構(gòu)也可以針對(duì)不同地層有不一樣的結(jié)構(gòu)。
[0031]一種地震勘探復(fù)合鉆具及鉆井方法，含有以下步驟；
[0032]①開(kāi)鉆前:i鉆桿與鉆頭組裝完備如圖2:鉆桿和鉆頭本身組裝完畢，然后，鉆頭外管7與鉆桿外管8連接，鉆頭內(nèi)螺旋桿5與鉆桿內(nèi)螺旋桿4連接，小合金鉆頭6與鉆頭外管7連接；
[0033]小合金鉆頭6通過(guò)第一軸承18連接鉆頭內(nèi)螺旋桿5 ;鉆頭外管7連接鉆頭內(nèi)螺旋桿5 ;鉆桿外管8通過(guò)第三滾珠104、第三格萊圈105連接鉆桿內(nèi)螺旋桿4,鉆頭外管7有觀察窗17 ；
[0034]?出土法蘭2與動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿3連接完畢，再與外管驅(qū)動(dòng)總成11螺栓連接，動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿3與中桿驅(qū)動(dòng)總成I連接；動(dòng)力頭中軸10與外管驅(qū)動(dòng)總成11連接。
[0035]②開(kāi)始鉆井時(shí)，動(dòng)力頭下接頭組件9與動(dòng)力頭中軸10連接；鉆桿外管8與動(dòng)力頭下接頭組件9連接，鉆桿內(nèi)螺旋桿4與動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿3連接。
[0036]③啟動(dòng)鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)，加壓鉆井，外管驅(qū)動(dòng)總成11驅(qū)動(dòng)圖2中的鉆桿外管8、鉆頭外管
7、小合金鉆頭6右旋鉆進(jìn)；鉆屑右旋上返進(jìn)入鉆頭內(nèi)螺旋桿6和鉆桿內(nèi)螺旋桿4圖2黑色線型區(qū)域左旋上返；進(jìn)入動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿3左旋上返，通過(guò)出土法蘭的出土口排出；
[0037]④第一根鉆桿鉆進(jìn)完成，將第一桿鉆桿與連接頭連接，下放到孔徑孔中，用墊叉卡住第一根鉆桿上端扁，連接第二根鉆桿，依次直到目的井深；
[0038]⑤卸下鉆桿完成一口井。
[0039]實(shí)施例2:如圖2、圖3所示，
[0040]鉆桿內(nèi)螺旋桿4連接鉆頭內(nèi)螺旋桿5 ;小合金鉆頭6通過(guò)第一軸承18連接鉆頭內(nèi)螺旋桿5 ;鉆頭外管7連接鉆頭內(nèi)螺旋桿5 ;鉆桿外管8通過(guò)第三滾珠104、第三格萊圈105連接鉆桿內(nèi)螺旋桿4，鉆頭外管7有觀察窗17 ；
[0041]鉆頭外管12通過(guò)第四滾珠19、第四格萊圈16連接鉆頭內(nèi)螺旋桿13，鉆頭內(nèi)螺旋桿13通過(guò)第二軸承15連接鉆頭內(nèi)螺旋桿，鉆頭內(nèi)螺旋桿連接塔形合金鉆頭14 ；
[0042]地震勘探復(fù)合鉆具及鉆井方法，
[0043]一、本發(fā)明按照?qǐng)D1結(jié)構(gòu)形式生產(chǎn)、安裝。
[0044]二、各功能部件結(jié)構(gòu)及其性能:
[0045]1、結(jié)構(gòu)中復(fù)合鉆桿外管采用公、母接頭和中間桿焊接結(jié)構(gòu)，外徑基本相同，兩端接頭都銑有墊叉扁，為便于拆卸采用大螺距梯形螺紋連接結(jié)構(gòu)，整體進(jìn)行熱處理。外管的旋向?yàn)橛倚?br> [0046]內(nèi)中間螺桿各部分之間連接是焊接結(jié)構(gòu)，兩端分別為外四方、內(nèi)四方，與動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿和復(fù)合鉆頭活連接。
[0047]內(nèi)螺旋桿與外管之間有滾珠保證相對(duì)自如旋轉(zhuǎn)，格萊圈起到密封作用。
[0048]內(nèi)螺旋桿的旋向?yàn)樽笮?，與外管旋向相反。
[0049]2、復(fù)合鉆頭外管各部分焊接結(jié)構(gòu)，外管直徑不要大于下端螺旋部分外徑，保證螺旋片刮削井壁，避免外管接觸井壁。內(nèi)螺旋桿各部分為焊接結(jié)構(gòu)，內(nèi)螺旋桿與外管之間有滾珠保證相對(duì)自如旋轉(zhuǎn)，同時(shí)有一組軸承連接確保內(nèi)外部件同軸旋轉(zhuǎn)。
[0050]內(nèi)外管旋向相反，外管右旋，內(nèi)中間螺桿左旋。
[0051]外管壁觀察孔，方便觀察、調(diào)整軸承安裝及工作狀態(tài)。
[0052]復(fù)合鉆具的外管與內(nèi)螺旋桿的右、左旋向設(shè)計(jì)，使鉆屑上返相對(duì)速度增加，加速上返，避免堵塞螺旋葉片間隙；外管設(shè)計(jì)相當(dāng)于取芯鉆具的外管，又具螺旋鉆井的作用；內(nèi)螺旋桿的螺旋避免了取芯鉆井遇稍硬地層，取芯口處鉆屑聚積，無(wú)法取芯的狀況；同時(shí)，解決螺旋鉆井中遇松散地層鉆屑下落，不能上返，遇粘性地層螺旋片間隙被堵塞，鉆進(jìn)困難的問(wèn)題；內(nèi)、外管設(shè)計(jì)，鉆屑由內(nèi)外管之間的間隙排出，減少飛塵污染。降低鉆井過(guò)程中粉塵污染。
[0053]將結(jié)構(gòu)中小合金鉆頭6針對(duì)不同地層，可以設(shè)計(jì)成不同結(jié)構(gòu)。鉆頭外管7下端的螺旋結(jié)構(gòu)也可以針對(duì)不同地層有不一樣的結(jié)構(gòu)。
[0054]此鉆頭連接方式同圖1鉆頭，只是外管I的螺旋部分沒(méi)有安裝合金塊，而，塔形合金鉆頭適合更硬一些的地層。塔形合金鉆頭具有沖刮作用。
[0055]根據(jù)地層特點(diǎn)更換不同的鉆頭，因此，本發(fā)明鉆井方法使用于不同地層勘探鉆井。
[0056]如上所述，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)地說(shuō)明，但是只要實(shí)質(zhì)上沒(méi)有脫離本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)及效果可以有很多的變形，這對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種地震勘探復(fù)合鉆具，其特征在于本體包括中桿驅(qū)動(dòng)總成、出土法蘭、動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿、鉆桿內(nèi)螺旋中桿、鉆頭內(nèi)螺旋桿、小合金鉆頭、鉆頭外管、鉆桿外管、動(dòng)力頭下接頭組件、動(dòng)力頭中軸、外管驅(qū)動(dòng)總成，格萊圈起密封作用、滾珠保證內(nèi)、外管之間自由旋轉(zhuǎn)； 其連接關(guān)系為:中桿驅(qū)動(dòng)總成連接出土法蘭和動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿，動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿連接動(dòng)力頭中軸，外管驅(qū)動(dòng)總成與出土法蘭連接，小合金鉆頭在本體下端； 動(dòng)力頭中軸與動(dòng)力頭下接頭組件螺紋通過(guò)鍵連接，鉆桿外管上端與動(dòng)力頭下接頭螺紋連接，鉆桿外管下端與鉆頭外管螺紋連接，鉆桿內(nèi)螺旋桿上端與動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿四方活動(dòng)連接；下端與鉆頭內(nèi)螺旋桿四方活動(dòng)連接，鉆頭外管、鉆桿外管與其鉆桿內(nèi)螺旋中桿、鉆頭內(nèi)螺旋桿之間分別有兩道滾珠，滾珠從鉆頭外管、鉆桿外管的螺紋孔處裝入，再用緊定螺釘堵死螺紋孔，保證內(nèi)螺旋桿與外管之間相對(duì)自如的旋轉(zhuǎn)；格萊圈裝在鉆桿內(nèi)螺旋中桿、鉆頭內(nèi)螺旋桿上，分別與鉆頭外管、鉆桿外管配合起到密封效果。
2.一種地震勘探復(fù)合鉆具的鉆井方法，其特征在于含有以下步驟； 步驟①、開(kāi)鉆前:組裝鉆桿與鉆頭，然后，鉆頭外管與鉆桿外管連接，鉆頭內(nèi)螺旋桿與鉆桿內(nèi)螺旋桿連接，小合金鉆頭與鉆頭外管連接； 出土法蘭與動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿連接完畢，再與外管驅(qū)動(dòng)總成螺栓連接，動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿與中桿驅(qū)動(dòng)總成連接；動(dòng)力頭中軸與外管驅(qū)動(dòng)總成連接； 步驟②、開(kāi)始鉆井時(shí)，動(dòng)力頭下接頭組件與動(dòng)力頭中軸連接；鉆桿外管與動(dòng)力頭下接頭組件連接，鉆桿內(nèi)螺旋桿與動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿連接； 步驟③、啟動(dòng)鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)，加壓鉆井，外管驅(qū)動(dòng)總成驅(qū)動(dòng)鉆桿外管、鉆頭外管、小合金鉆頭右旋鉆進(jìn)；鉆屑右旋上返進(jìn)入鉆頭內(nèi)螺旋桿和鉆桿內(nèi)螺旋桿的左旋上返；進(jìn)入動(dòng)力頭內(nèi)螺旋桿左旋上返，通過(guò)出土法蘭的出土口排出； 步驟④、第一根鉆桿鉆進(jìn)完成，將第一桿鉆桿與連接頭連接，下放到孔徑孔中，用墊叉卡住第一根鉆桿上端扁，連接第二根鉆桿，依次直到目的井深； 步驟⑤卸下鉆桿完成一 口井。
【文檔編號(hào)】E21B7/00GK104165026SQ201310184813
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月17日
【發(fā)明者】楊鳳申, 劉坤, 胡博 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司, 中國(guó)石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限責(zé)任公司