【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钻头打捞，具体涉及一种地热井钻进过程中钻头解体后的打捞装置及打捞方法。
技术介绍
1、在地热井的钻进过程中，由于钻进的深度不断增加，遇到的岩层情况也越来越复杂，面临的问题也越来越多，其中钻头解体后的打捞就是问题之一。牙轮钻头在钻进过程中，当遇到破碎地层时，由于钻头进行了长时间的钻进，很容易在高温高压以及在频繁的机械振动下发生崩裂解体，卡在破碎地层中，无法通过提放钻杆将其取出。目前对于打捞掉落的钻头还没有符合实际操作的具体装置，通常采用的方式是利用钢丝绳将机械装置下放，使其卡住钻头，然后提升，或者下放强力磁铁，使用磁力将其吸住，然后提升。目前常用方法操作难度大，提升力较小，当遇到钻头崩裂解体后，其各个部分被破碎地层牢牢卡住时，靠机械装置或者磁力对钻头的卡紧力，打捞成功率很低，很难将各钻头部分一次性打捞上来，严重影响施工进度。
技术实现思路
1、本专利技术克服了现有技术的不足，提出一种地热井钻进过程中钻头解体后的打捞装置及打捞方法；解决目前解体后的钻头打捞成功率较低、无法一次性打捞的问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的。
3、一种地热井钻进过程中钻头解体后的打捞装置，包括驱动组件、打捞主体、升降凸台，驱动组件设置于地热井的井口处，打捞主体位于地热井内部，打捞主体通过升降吊索以及套杆与驱动组件相连接，驱动组件通过升降吊索控制打捞主体升降，驱动组件通过套杆控制打捞主体进行转动；在打捞主体内部设置有三个圆形阵列的升降凸台，每个
4、进一步的，在地热井的井口处设置有地面支架，在地面支架上设置有所述驱动组件。
5、进一步的，所述打捞主体包括主轴、主体筒腔、吊索连接环、凸台分隔辐条；所述主体筒腔为上下两端保持开口的圆筒状结构；在主体筒腔的侧壁上端固定设置有三个圆形阵列的吊索连接环，升降吊索下端与吊索连接环相连接；在主体筒腔的上端开口中心处设置有主轴；在主轴的外侧圆柱面上设置有三个圆形阵列的竖直的滑槽。
6、进一步的，主体筒腔的内壁上端与主轴的外壁下端之间通过三根圆形阵列的凸台分隔辐条相固定连接，每根凸台分隔辐条均沿着主体筒腔的径向所设置；通过三根凸台分隔辐条将主体筒腔的上端开口分为三个圆形阵列的扇形过孔，每个滑槽分别与一个扇形过孔相对应。
7、进一步的，在主轴的侧壁上端固定设置有一个转杆，所述套杆的下端固定插接于转杆内部，所述套杆的上端与驱动组件相连接；所述套杆、转杆、主轴均为上下两端保持开口的圆筒状结构，电缆向下依次穿过套杆、转杆、主轴、三个升降凸台后分别与三个敷焊腔体内部的电子火花塞相连接。
8、进一步的，在主体筒腔的每个扇形过孔内部均设置有一个升降凸台，三个升降凸台结构相同；所述升降凸台包括凸台主体、滑块、连接座，所述凸台主体为扇形块状结构，凸台主体的水平截面为扇面状，在凸台主体上端面的内侧圆弧形边缘中部固定设置有一个竖直的滑块，滑块沿着竖直方向滑动卡接于相对应的滑槽内部。
9、进一步的，在凸台主体的下端面处固定设置有所述连接座，所述连接座为扇形块状结构，连接座的水平截面为扇面状，在连接座的下端面处可拆卸地设置有所述敷焊腔体，所述敷焊腔体是由内侧圆弧形侧壁、外侧圆弧形侧壁、两侧的矩形平面侧壁包围而成的扇形筒状结构。
10、进一步的，在敷焊腔体的外侧圆弧形侧壁的下端面设置有一排内卡爪；在连接座外侧的凸台主体下端面处设置有一排外卡爪，所述外卡爪为竖直设置的楔形板状结构，外卡爪下端的宽度小于外卡爪上端的宽度，外卡爪的上端延伸至凸台主体的外侧，外卡爪的下端内侧固定设置有卡钩，卡钩的尖端朝向主体筒腔的轴线处；所述外卡爪采用不锈钢材料制成，外卡爪具有弹性，可以向外扩张而发生弹性形变。
11、更进一步的，所述铝热剂为铝粉、四氧化三铁以及助燃剂组成的混合物。
12、一种地热井钻进过程中钻头解体后的打捞装置的打捞方法，包括下述步骤：
13、第一步：首先确定钻头崩裂分解后卡接于地热井井底的破碎地层的相对位置；
14、第二步：将敷焊腔体安装于升降凸台上，将三个升降凸台分别安装于打捞主体上，将套杆分别与打捞主体以及驱动组件相连接，将打捞主体通过升降吊索与驱动组件相连接；
15、第三步：通过驱动组件将打捞主体进行下放，并且通过驱动组件控制打捞主体进行转动，直至外卡爪以及内卡爪接触到钻头的各个分解部分；
16、第四步：通过驱动组件继续将打捞主体进行下放，在装置整体以及升降吊索的自重作用下，外卡爪向外扩张而发生弹性形变，外卡爪下端的卡钩嵌入至钻头与地层之间的空隙中，从而将分解后的钻头夹紧；
17、第五步：通过电缆对电子火花塞进行通电，敷焊腔体内部开始进行铝热反应，在铝热反应过程中，一方面会形成熔融状态的铁水，铁水充填至敷焊腔体内部以及充填至钻头上端、侧面、底部的岩石层的密闭空间内部，由于岩石是热的不良导体，熔融状态的铁水会充填至钻头与岩石层之间的缝隙内部，等待铁水冷却后，装置整体与分解后的钻头焊接成一个牢固粘接的永久接头；另一方面，在铝热反应过程中会释放大量的热量，使得钻头外部的岩石以及钻头内部的岩屑开始熔化并发生破裂，钻头所在地层的岩层开始疏松，使得分解后的钻头在岩层中发生松动，便于将分解后的钻头拔出；
18、第六步：驱动组件通过升降吊索控制装置整体进行上升，由于装置整体与分解后的钻头形成一个牢固粘接的永久接头，这样可以直接将分解后的钻头从地热井中打捞出来；打捞出井后，将敷焊腔体从升降凸台上卸下。
19、本专利技术相对于现有技术所产生的有益效果为：
20、与传统打捞钻头装置相比，本专利技术除了机械式的外卡爪以及内卡爪给钻头的夹紧力外，还提供了装置与钻头之间的粘接力，该粘接力是装置相对于钻头的，并不会与岩层产生粘接。并且在装置提升时，钻头所在岩层和内部岩屑发生熔化，岩层发生热破裂，使得被卡地层岩层疏松，钻头在地层中发生松动，从而极大的提高了被岩层卡住的钻头的打捞成功率。并且采用铝热焊技术，装置简单，最重要的是有自己的氧气供应，特别适合于井下低氧环境。
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1.一种地热井钻进过程中钻头解体后的打捞装置，其特征在于：包括驱动组件（3）、打捞主体（4）、升降凸台（8），驱动组件（3）设置于地热井（1）的井口处，打捞主体（4）位于地热井（1）内部，打捞主体（4）通过升降吊索（7）以及套杆（6）与驱动组件（3）相连接，驱动组件（3）通过升降吊索（7）控制打捞主体（4）升降，驱动组件（3）通过套杆（6）控制打捞主体（4）进行转动；在打捞主体（4）内部设置有三个圆形阵列的升降凸台（8），每个升降凸台（8）独立地沿着竖直方向滑动连接于打捞主体（4）内部，在每个升降凸台（8）下端可拆卸地设置有下端开口的敷焊腔体（9），敷焊腔体（9）的下端设置有内卡爪（904），内卡爪（904）外侧设置有可回弹的外卡爪（905），敷焊腔体（9）内部设置有电子火花塞（907）以及铝热剂。
2.根据权利要求1所述的一种地热井钻进过程中钻头解体后的打捞装置，其特征在于：在地热井（1）的井口处设置有地面支架（2），在地面支架（2）上设置有所述驱动组件（3）。
3.根据权利要求1所述的一种地热井钻进过程中钻头解体后的打捞装置，其特征在于：所述打捞主体（
4.根据权利要求3所述的一种地热井钻进过程中钻头解体后的打捞装置，其特征在于：主体筒腔（401）的内壁上端与主轴（402）的外壁下端之间通过三根圆形阵列的凸台分隔辐条（404）相固定连接，每根凸台分隔辐条（404）均沿着主体筒腔（401）的径向所设置；通过三根凸台分隔辐条（404）将主体筒腔（401）的上端开口分为三个圆形阵列的扇形过孔，每个滑槽（403）分别与一个扇形过孔相对应。
5.根据权利要求4所述的一种地热井钻进过程中钻头解体后的打捞装置，其特征在于：在主轴（402）的侧壁上端固定设置有一个转杆（5），所述套杆（6）的下端固定插接于转杆（5）内部，所述套杆（6）的上端与驱动组件（3）相连接；所述套杆（6）、转杆（5）、主轴（402）均为上下两端保持开口的圆筒状结构，电缆向下依次穿过套杆（6）、转杆（5）、主轴（402）、三个升降凸台（8）后分别与三个敷焊腔体（9）内部的电子火花塞（907）相连接。
6.根据权利要求5所述的一种地热井钻进过程中钻头解体后的打捞装置，其特征在于：在主体筒腔（401）的每个扇形过孔内部均设置有一个升降凸台（8），三个升降凸台（8）结构相同；所述升降凸台（8）包括凸台主体（801）、滑块（802）、连接座（804），所述凸台主体（801）为扇形块状结构，凸台主体（801）的水平截面为扇面状，在凸台主体（801）上端面的内侧圆弧形边缘中部固定设置有一个竖直的滑块（802），滑块（802）沿着竖直方向滑动卡接于相对应的滑槽（403）内部。
7.根据权利要求6所述的一种地热井钻进过程中钻头解体后的打捞装置，其特征在于：在凸台主体（801）的下端面处固定设置有所述连接座（804），所述连接座（804）为扇形块状结构，连接座（804）的水平截面为扇面状，在连接座（804）的下端面处可拆卸地设置有所述敷焊腔体（9），所述敷焊腔体（9）是由内侧圆弧形侧壁（901）、外侧圆弧形侧壁（902）、两侧的矩形平面侧壁（903）包围而成的扇形筒状结构。
8.根据权利要求7所述的一种地热井钻进过程中钻头解体后的打捞装置，其特征在于：在敷焊腔体（9）的外侧圆弧形侧壁（902）的下端面设置有一排内卡爪（904）；在连接座（804）外侧的凸台主体（801）下端面处设置有一排外卡爪（905），所述外卡爪（905）为竖直设置的楔形板状结构，外卡爪（905）下端的宽度小于外卡爪（905）上端的宽度，外卡爪（905）的上端延伸至凸台主体（801）的外侧，外卡爪（905）的下端内侧固定设置有卡钩（906），卡钩（906）的尖端朝向主体筒腔（401）的轴线处；所述外卡爪（905）采用不锈钢材料制成，外卡爪（905）具有弹性，可以向外扩张而发生弹性形变。
9.根据权利要求1所述的一种地热井钻进过程中钻头解体后的打捞装置，其特征在于：所述铝热剂为铝粉、四氧化三铁以及助燃剂组成的混合物。
10.根据权利要求8所述的一种地热井钻进过程中钻头解体后的打捞装置的打捞方法，其特征在于，包括下述步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种地热井钻进过程中钻头解体后的打捞装置，其特征在于：包括驱动组件（3）、打捞主体（4）、升降凸台（8），驱动组件（3）设置于地热井（1）的井口处，打捞主体（4）位于地热井（1）内部，打捞主体（4）通过升降吊索（7）以及套杆（6）与驱动组件（3）相连接，驱动组件（3）通过升降吊索（7）控制打捞主体（4）升降，驱动组件（3）通过套杆（6）控制打捞主体（4）进行转动；在打捞主体（4）内部设置有三个圆形阵列的升降凸台（8），每个升降凸台（8）独立地沿着竖直方向滑动连接于打捞主体（4）内部，在每个升降凸台（8）下端可拆卸地设置有下端开口的敷焊腔体（9），敷焊腔体（9）的下端设置有内卡爪（904），内卡爪（904）外侧设置有可回弹的外卡爪（905），敷焊腔体（9）内部设置有电子火花塞（907）以及铝热剂。
2.根据权利要求1所述的一种地热井钻进过程中钻头解体后的打捞装置，其特征在于：在地热井（1）的井口处设置有地面支架（2），在地面支架（2）上设置有所述驱动组件（3）。
3.根据权利要求1所述的一种地热井钻进过程中钻头解体后的打捞装置，其特征在于：所述打捞主体（4）包括主轴（402）、主体筒腔（401）、吊索连接环（405）、凸台分隔辐条（404）；
4.根据权利要求3所述的一种地热井钻进过程中钻头解体后的打捞装置，其特征在于：主体筒腔（401）的内壁上端与主轴（402）的外壁下端之间通过三根圆形阵列的凸台分隔辐条（404）相固定连接，每根凸台分隔辐条（404）均沿着主体筒腔（401）的径向所设置；通过三根凸台分隔辐条（404）将主体筒腔（401）的上端开口分为三个圆形阵列的扇形过孔，每个滑槽（403）分别与一个扇形过孔相对应。
5.根据权利要求4所述的一种地热井钻进过程中钻头解体后的打捞装置，其特征在于：在主轴（402）的侧壁上端固定设置有一个转杆（5），所述套杆（6）的下端固定插接于转杆（5）内部，所述套杆（6）的上端与驱动组件（3）相连接；所述套杆（6）、转杆（5）、主轴（402）均为上下两端保持开口的圆筒状结构，电缆向下依次穿过套杆（6）、转杆（5）、主轴（402）...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯子军，宁佳祺，李杰，南翰墨，王昕琪，耿豪健，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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