一种牙轮、潜孔锤组合钻具制造技术

本实用新型专利技术涉及一种牙轮、潜孔锤组合钻具，包括潜孔锤、花键套接头、花键轴接头、中空牙轮外钻头、先导内钻头，其中，所述花键套接头上连作为钻杆柱的所述潜孔锤外管，花键套接头下连用于回转扩孔钻进的所述中空牙轮外钻头，所述花键轴接头通过其设置的外花键连接花键套接头承接钻杆柱扭矩，所述花键轴接头通过其外花键与花键套接头的键槽相配合上下滑动承接潜孔锤内部冲锤往复冲击，所述先导内钻头通过丝扣连接花键轴接头底部冲击回转钻进。本实用新型专利技术结构简单，制作方便，一套钻杆柱分别实现了牙轮钻头回转钻进和内钻头冲击回转钻进,大幅度提高大口径基岩、特别是硬岩浅井钻进效率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及地质钻探用钻具，尤其涉及一种牙轮、潜孔锤组合钻具，通过该组合相应产生了一种新的分动复合钻进技术。
技术介绍
大口径石油、煤层气、页岩气、水井、地热井、盐井等钻井工程，目前最常用的是牙轮钻进、气动潜孔锤(简称气动锤)钻进和正在推广使用的液动潜孔锤(简称液动锤)钻进。牙轮钻头钻进是靠冲击压碎和剪切破碎岩石的，它的特点是钻进效率较高，使用范围非常广泛，从软岩层到硬岩层都可采用。影响牙轮钻进效率的因素很多，单就硬岩钻进而言，主要是需保持足够的井底钻压，而浅井和超大孔径往往钻压达不到额定要求而效率低下。气动潜孔锤钻进是效率最高的钻井方法，の150_以下浅井效率最好，而大口径深井因凿岩面积大、排粉困难(需高风压、大流量)而成本骤升。经中国地质科学院勘探技术研究所改进研制的YZX系列高效液动锤对提高钻效有良好的应用效果，但主要问题是冲击功不够大和连续工作时间短，制约了该液动潜孔锤钻进技术的大面积推广。另外，在科学深钻和煤层气參数井成井エ艺方面，已形成一套完整的施工方案，即小钻凿出先导孔，大钻二次扩孔成井エ艺，其主要问题是重复起大钻和扩孔重复钻进。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述重复起大钻和扩孔重复钻进提出的一种牙轮、潜孔锤组合钻具技术方案，通过该组合相应产生了一种新的分动复合钻进技木。为了实现上述目的，本技术的技术方案是一种牙轮、潜孔锤组合钻具，包括潜孔锤、花键套接头、花键轴接头、中空牙轮外钻头、先导内钻头，其中，所述花键套接头上连作为钻杆柱的所述潜孔锤外管，花键套接头下连用于回转扩孔钻进的所述中空牙轮外钻头，所述花键轴接头通过其设置的外花键连接花键套接头承接钻杆柱扭矩，所述花键轴接头通过其外花键与花键套接头的键槽相配合上下滑动承接潜孔锤内部冲锤往复冲击，所述先导内钻头连接花键轴接头底部实现冲击回转钻进。方案进ー步是所述中空牙轮外钻头牙轮齿尖对应先导内钻头的细颈处，所述中空牙轮外钻头齿尖底部尅取内直径小于先导内钻头直径。方案进ー步是所述潜孔锤是液动潜孔锤或气动潜孔锤中的ー种。方案进ー步是所述先导内钻头是岩芯管取芯钻头或潜孔冲击钻头的ー种。方案进ー步是所述花键套接头与潜孔锤外管的连接是螺纹连接。方案进ー步是所述花键轴接头通过其外花键与花键套接头的键槽相配合上下滑动是限位滑动，限位滑动的距离是20毫米至50毫米。方案进ー步是所述潜孔锤包括在连接头上方顺序安装的传功座套、传功座、活塞、冲锤，传功座用于将活塞和冲锤的击打力传递到花键轴接头上。方案进ー步是所述气动潜孔锤是双壁管正循环潜孔锤或贯通式反循环气动潜孔锤。方案进ー步是所述液动潜孔锤是钻杆柱连接或绳索取芯钻杆柱连接液动潜孔锤。方案进ー步是所述花键套接头与中空牙轮外钻头的连接是螺纹连接。本技术的有益效果是利用本技术实现了分动复合钻进技术，是钻井领域的重大创新；它和目前应用的牙轮钻进、液动锤钻进和液动锤牙轮钻进相比，有相当大的优越性。ー是和牙轮全面钻进相比，所需井底总钻压为全面钻进钻压的一半，既可较容易达到额定钻压最优參数钻迸，又极大地改善总钻柱的工作条件；而每个牙轮所受钻压为全面钻进的五分之ニ，且牙轮臂长缩减一半，也极大改善了牙轮受カ状況。ニ是和液动锤钻迸、液动锤牙轮全面钻进相比，単位面积冲击功数倍提高。由于三者均可选择同一型号液动潜孔锤，而本钻具冲击回转凿岩面积仅为后者的三分之一，钻井效率大为提高。三是和单独钻进方式相比，均衡发挥了钻机、水泵和钻杆柱的承载力，有利于防止机械、孔内事故，降低钻探成本。四是本钻具结构简单，制作方便，同时不改变目前常用的钻机、水泵和钻杆柱配备，使用成本低、易推广。以下结合附图和实施例对本技术作ー详细描述。附图说明图1本技术结构示意图2本技术图1的仰视图；图3本技术图1的A-A视图；图4本技术图1的B-B视图。具体实施方式一种牙轮、潜孔锤组合钻具实施例，參见图1、图2和图3，所述组合钻具包括潜孔锤1、花键套接头2、花键轴接头3、中空牙轮外钻头4、先导内钻头5，其中，所述花键套接头上连作为钻杆柱的所述潜孔锤外管1-1，花键套接头下连用于回转扩孔钻进的所述中空牙轮外钻头，所述花键轴接头通过其设置的外花键3-1和3-2连接花键套接头承接钻杆柱扭矩，所述花键轴接头通过其外花键与花键套接头的键槽相配合上下滑动承接潜孔锤内部冲锤1-2往复冲击，所述先导内钻头通过螺纹连接花键轴接头底部实现冲击回转钻进。实施例中，所述中空牙轮外钻头牙轮齿尖4-1对应先导内钻头的细颈处5-1，所述中空牙轮外钻头齿尖底部尅取内直径4-2小于先导内钻头直径5-2。实施例中，所述潜孔锤是液动潜孔锤或气动潜孔锤中的ー种，是传统中使用的潜孔锤结构。实施例中，所述先导内钻头是岩芯管取芯钻头或潜孔冲击钻头的ー种。实施例中，为了连接快速，所述花键套接头与潜孔锤外管的连接是直孔螺纹连接。实施例中，所述花键轴接头通过其外花键与花键套接头的键槽相配合上下滑动是限位滑动，限位滑动的距离是20毫米至50毫米。为此花键轴接头上的外花键不是上下贯通的而是分段的，如图1所示，键槽的顶部凸起2-1限位住花键轴接头上的外花键，在钻进的过程中，潜孔锤未敲击花键轴接头之前，花键轴接头是压住先导内钻头下钻，当潜孔锤敲击花键轴接头后，花键轴接头会沿键槽先向下移动钻进，而后中空牙轮外钻头跟进扩孔钻进。实施例中，所述传统的潜孔锤结构包括在花键轴接头上方顺序安装的传功座1-4、活塞1-3和冲锤1-2，传功座用于将活塞和冲锤的击打力传递到花键轴接头上。实施例中，所述气动潜孔锤是双壁管正循环潜孔锤或贯通式反循环气动潜孔锤。所述液动潜孔锤是钻杆柱连接或绳索取芯钻杆柱连接液动潜孔锤。所述花键套接头与中空牙轮外钻头的连接是螺纹连接。实施例中，传功座与花键轴接头之间设置有封闭套6，在花键轴接头中设置有水孔3-3,本实施例在钻杆柱及冲洗液的作用下，通过液动锤外管传递扭矩和钻压给花键套牙轮钻头回转钻迸；内钻头在牙轮钻头体花键扭力作用和液动锤启动后的重锤往复冲击下冲击回转钻进。根据牙轮一液动锤工作原理，可组合成多种不同型式的钻具。如可用花键套连接头+中空牙轮钻头连接共同组成新型式花键套牙轮钻头。更换内钻头，使内钻头由花键钻杆连 接头+牙轮钻头组成。本钻具内钻头体改为花键套连接头+岩芯管+取芯钻头，花键套连接头接外管一扶正接头一中空牙轮外钻头组成牙轮ー液动锤取芯组合钻具。如果液动锤不选配最大直径锤时，钻具还可以这样组合；连接头分别上连液动锤下连内钻头，和接外管及中空牙轮钻头，也同样组成钻具实现两钻头分动复合钻迸。本实施例连接液动锤和内钻头，实现了ー套钻具，两个钻头分别用不同的钻进方法尅取岩石，破除了牙轮钻进和液动锤的技术瓶颈，实现了最具优势的两种钻进技术相结合和先导孔与扩孔钻进同时进行一次成井。中空牙轮外钻头扩孔钻进为内钻头选配超大级配液动锤提供了空间。以孔径小216mm钻具为例，钻具内钻头小130臟，选配的是YZX178液动锤，而常规高效液动锤钻进则只能选配YZX98液动潜孔锤。两者结构參数表如下。表I YZX液动潜孔锤參数表 丨yj+ 孔冲_丨冲補丨H 1——!1丨冲llf丨.打，，z丨腿組..け叫辆_^むIDb 11, / mi / Rg /nsm \ / Hiio 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种牙轮、潜孔锤组合钻具，包括潜孔锤、花键套接头、花键轴接头、中空牙轮外钻头、先导内钻头，其特征在于，所述花键套接头上连作为钻杆柱的所述潜孔锤外管，花键套接头下连用于回转扩孔钻进的所述中空牙轮外钻头，所述花键轴接头通过其设置的外花键连接花键套接头承接钻杆柱扭矩，所述花键轴接头通过其外花键与花键套接头的键槽相配合上下滑动承接潜孔锤内部冲锤往复冲击，所述先导内钻头连接花键轴接头底部实现冲击回转钻进。

【技术特征摘要】
1.一种牙轮、潜孔锤组合钻具，包括潜孔锤、花键套接头、花键轴接头、中空牙轮外钻头、先导内钻头，其特征在干，所述花键套接头上连作为钻杆柱的所述潜孔锤外管，花键套接头下连用于回转扩孔钻进的所述中空牙轮外钻头，所述花键轴接头通过其设置的外花键连接花键套接头承接钻杆柱扭矩，所述花键轴接头通过其外花键与花键套接头的键槽相配合上下滑动承接潜孔锤内部冲锤往复冲击，所述先导内钻头连接花键轴接头底部实现冲击回转钻迸。2.根据权利要求1所述的ー种牙轮、潜孔锤组合钻具，其特征在于，所述中空牙轮外钻头牙轮齿尖对应先导内钻头的细颈处，所述中空牙轮外钻头齿尖底部尅取内直径小于先导内钻头直径。3.根据权利要求1所述的ー种牙轮、潜孔锤组合钻具，其特征在于，所述潜孔锤是液动潜孔锤或气动潜孔锤中的ー种。4.根据权利要求1所述的ー种牙轮、潜孔锤组合钻具，其特征在于，所述先导内钻头是岩芯管取芯钻头或潜孔冲击钻头的ー种。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨振侠，
申请(专利权)人：杨振侠，
类型：实用新型
国别省市：