[发明专利]一种双反循环连续排渣钻具

说明书

本发明公开了一种双向反循环连续排渣钻具，它包括外管（1），抽吸芯管（4）置于外管（1）内部，抽吸芯管（4）上部的径向凸耳和定位环（3）底部卡压在外管内壁的缩颈台阶上方，引射环（2）的支撑耳座压在定位环（3）顶面上，花键连接套（8）螺纹连接在外管（1）下部内壁，双反钻头体（7）与花键连接套（8）通过花键滑动连接，抽吸芯管（4）的下段插入双反钻头体（7）的芯孔内，在抽吸芯管（4）外壁与双反钻头体（7）芯孔内壁之间嵌有密封圈（5）。本发明的技术效果是：提高了反循环成孔的排渣能力与排渣稳定性，实现了退钻时既修整孔壁，又排出垮落煤渣，避免松软煤层钻孔内堆积大量的煤渣后引起抱钻、喷孔等钻孔事故。

技术领域

本发明属于钻井技术领域，具体涉及一种双反循环连续排渣成孔的钻具。

背景技术

本专利申请中，双反循环即是双向反循环：正向钻进时采用反循环成孔，反向退钻时仍采用反循环成孔。反循环成孔是指钻孔时驱动流体由钻具与孔壁环状间隙进入钻孔，携带钻渣后经钻具中心通道排出孔外的成孔。

由于煤矿井下松软煤层强度较低、渗透性差，且瓦斯含量高，瓦斯抽放钻孔时常出现垮孔、喷孔、抱钻等动力灾害现象，导致松软煤层顺煤层瓦斯抽放钻孔深度较浅、钻孔质量差，抽采效率低，抽采周期短等一系列问题。常规的螺旋钻杆、异型钻杆及多功能钻杆等松软煤层顺层钻孔用机具亦无法彻底解决松软煤层顺层深孔成孔难题。

中国专利文献CN 108086930A于2018年5月29日公开了一种松软岩土地层反循环跟管钻具及钻进工艺，其钻具为同轴三通道结构，包括双壁钻杆4、螺旋钻杆12、钻头14、套管7和管靴15，双壁钻杆内管的中心孔和螺旋钻杆内管的中心孔构成排渣通道，螺旋钻杆内管9和螺旋钻杆外管11之间的环状间隙构成进气通道，螺旋钻杆外管11和套管7之间的环状间隙构成外环通道；压缩空气经进气通道进入到钻头后分流，用于辅助切削刃破碎地层及实现反循环排渣，在外环通道的钻屑沿着螺旋叶片上行，经排渣窗进入到排渣通道上返至地表。该工艺在钻进过程中采用流体介质反循环排渣和螺旋叶片辅助排渣，实现跟管钻进以保护孔壁，能解决松软岩土层钻进过程中遇到的埋钻、排渣难和成孔难等问题。

该专利的钻具存在以下缺点：1、钻杆结构复杂，无法实施退钻过程的反循环成孔；2、在退钻时不能修复钻孔，不能实现任意时刻的钻进与退钻修孔，钻孔不稳定、不完整；3、钻具在钻孔时需要套管护孔，既增大了钻孔成本，又增加了孔内发生钻孔事故的风险；4、钻具需要借助螺旋钻杆的螺旋槽排渣，增加了钻孔时钻具的阻力；5、钻具体积大、笨重不灵活，不适用于井下条件的施工。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种双向反循环连续排渣钻具，它能提高正向钻进时的反循环排渣稳定性，且在退钻扫孔过程中同样能够形成有效的反循环，实现退钻时既修整孔壁，又排出垮落煤渣，避免松软煤层钻孔内堆积大量的煤渣后引起抱钻、喷孔等钻孔事故。

本发明所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括外管、引射环、定位环、抽吸芯管、半圆卡、密封圈、双反钻头体和花键连接套，抽吸芯管置于外管内部，外管内壁上部设有缩颈台阶，定位环底部叠压抽吸芯管上部的径向凸耳上，抽吸芯管的径向凸耳卡压在外管内壁的缩颈台阶上方，定位环套在引射环下部外壁，引射环的支撑耳座压在定位环顶面上，引射环中心孔正对抽吸芯管的中心通道；花键连接套螺纹连接在外管下部内壁，双反钻头体与花键连接套通过花键滑动连接，双反钻头体上部设有用于轴向限位的半圆卡，抽吸芯管的下段插入双反钻头体的芯孔内，在抽吸芯管外壁与双反钻头体芯孔内壁之间嵌有密封圈。

本发明的技术效果是：

1、与现有单向反循环钻具相比，本发明的双向反循环钻具抽吸芯管底端是密封的，正向钻进时过流通道为钻头上的侧向底孔，减少了过流面积和钻具系统的压力损耗，增加了钻具的抽吸负压，从而提高了反循环排渣能力与排渣稳定性。

2、在逆向退钻时，反循环通道仍然畅通，排渣能力保持不变，避免了松软煤层钻孔内大量堆积煤渣后引事故；