[发明专利]一种砂砾石地层钻进装置和钻进工艺

说明书

本发明涉及一种砂砾石地层钻进装置和钻进工艺，属于地质钻探技术领域。技术方案是：套管二（22）设置在套管一（20）内，套管一（20）和套管二（22）与砂砾石地层（23）之间均设有水泥浆（21）；钻具（7）和钻杆（17）均设置在套管二（22）内，钻具（7）的顶端与钻杆（17）连接。本发明的有益效果是：钻杆加工精度高，钻进中保持动平衡，钻杆内外表面光滑，有利于岩屑通过，减少了岩屑的流动阻力；在孔壁与钻具的外管之间形成较大的外环状间隙，促使岩粉迅速排到地表，防止岩屑在孔内沉淀，引起糊钻和烧钻事故；提高了砂砾岩地层中钻进效率，岩心采取率高，减少事故发生，安全钻进。

技术领域

本发明涉及一种砂砾石地层钻进装置和钻进工艺，属于地质钻探技术领域。

背景技术

砂砾石地层中常规的绳索取心方法会遇到许多施工难题。首先，砂砾石地层多为松散，胶结性差，软硬互层频繁，砾径大小不等，钻探施工中极易出现超径、坍塌、糊钻等事故，引发钻进中埋钻、卡钻、夹钻、钻杆折断等孔内事故。目前国内在砂砾石地层中多采用常规的绳索取心钻进工艺，其外环状通水间隙较小，排屑不通畅，发生岩屑下沉于孔底，引起二次破碎；钻头外出刃小，排屑不迅速，容易发生糊钻，影响继续钻进；钻进过程中，常常出现钻杆内壁结泥皮，内管打捞遇阻，岩心采取率低，钻头寿命低，弹卡总成回收管内易沉淀有岩屑，阻止弹卡收缩，使打捞回收岩心管失败等问题。

发明内容

本发明目的是提供一种砂砾石地层钻进装置和钻进工艺，提高了砂砾岩地层中钻进效率，岩心采取率高，减少事故发生，安全钻进，解决了背景技术中存在的问题。

本发明的技术方案是：

一种砂砾石地层钻进装置，包含套管一、套管二、钻杆和钻具，套管二设置在套管一内，套管一和套管二与砂砾石地层之间均设有水泥浆；钻具和钻杆均设置在套管二内，钻具的顶端与钻杆连接；钻具包含弹卡总成回收管、弹卡板、弹卡座、转接头、悬挂接头、悬挂环、外管、内管和扶正器，外管和内管均为管状结构，弹卡总成回收管、弹卡板、弹卡座、转接头、悬挂接头和内管依次设置在外管内；所述弹卡总成回收管上沿圆周方向均匀设置多个水槽；弹卡座上设置多个弹卡板，弹卡座下端通过转接头与悬挂接头连接，悬挂接头与外管之间设有悬挂环；所述悬挂环为圆环状，沿圆周方向均匀设置多个通水槽；所述外管上设置扶正器，扶正器上轴向设置多个预留槽，预留槽内设有耐磨块；所述外管顶端与钻杆连接，底端设有钻头，钻头的外径与扶正器的外径相匹配。

所述扶正器截面为环状结构，内环为圆形，外环为正方形、六方形或八方形，各角处均设置预留槽；外环为方形，有效维持钻具稳定的回转，并且增大通水面积，有利于冲洗液流通，快速排出岩屑。

所述扶正器数量为两个，分别为上扶正器和下扶正器，钻具顶端与下部钻杆之间设有上扶正器，钻具底端与钻头之间设有下扶正器。

所述钻杆由上部钻杆和下部钻杆组成，上部钻杆和下部钻杆的外径相同，上部钻杆的内径小于下部钻杆的内径，上部钻杆和下部钻杆螺纹连接；上部钻杆采用增强的钻杆柱，下部钻杆采用轻型的钻杆柱，有效减轻钻机的提升重量，钻进中有效防止钻杆柱折断。所述钻杆设有负角度螺纹，螺纹结构为不对称型，螺纹表面硬化处理，增强钻杆的抗扭和抗拉强度，有效防止卡钻和折断钻杆的事故，保证钻孔的高效安全钻进，增加钻进的纯钻进时间。所述钻杆表面涂抹铵盐高效润滑脂，在钻杆表面能形成一层牢固的薄膜，减少钻杆的扭距，同时也有润滑金刚石的作用，大幅度降低了钻杆与孔壁的摩擦力，节约地表的动力，有效防止钻杆折断事故。

多个所述弹卡板呈伞状设置在弹卡座上，弹卡板数量为3-6个，多个弹卡板使弹卡总成在弹卡室内均匀受力，有效增加弹卡总成回转时的稳定性。

所述弹卡总成回收管上设有2-8个水槽，促进岩屑随时被冲洗液带走，有效防止了泥沙等在弹卡总成回收管处的沉淀，使弹卡总成回收管的动作更加灵活方便。