[发明专利]一种三通道反循环钻头

说明书

本发明公开了一种三通道反循环钻头，它包括钻头基体、钻头翼片、六方母接头和反循环引射管；钻头基体（15）包括基体端面（22）、中心排渣口（24）和底喷孔（23），中心排渣口（24）沿轴向开设于钻头基体（15）中心，中心排渣口（24）底部环行凹槽通过环型密封圈（19）密封对接反循环引射管（18）；钻头翼片（14）安装在基体端面（22）对应的安装槽内；所述六方母接头（17）上部开口套接钻头基体（15）的底部缩颈，六方母接头（17）下部开有用于套接三通道螺旋钻杆（6）外管的六方形管筒（30）。本发明的技术效果是：提高了反循环钻头抽吸能力与排渣量，解决含瓦斯松软煤层钻孔中的塌孔、抱钻、喷孔等施工难题。

技术领域

本发明属于钻井技术领域，具体涉及一种三通道反循环钻头，该钻头具有大排渣量且参数可调节功能，旨在提升松软煤层钻孔过程中钻具的排渣能力与成孔质量，同时实现钻头工作性能参数可调节，以解决井下松软煤层钻孔面临的堵孔、抱钻等问题。

背景技术

在松软煤层顺层钻孔施工过程中，实际孔内排渣量将会远超理论估算排渣量，大量煤渣堆积不仅对于钻进工艺的效率、成孔率造成显著影响，还易对所选用的钻头造成相当大的磨损，导致钻头的超前损坏，从而直接降低钻孔效率，造成巨大的经济损失。

目前在地质岩芯钻探领域中通常采用两种类型的钻头：第一种是采用密封环(即导流罩)来减小孔壁与钻头之间的间隙，从而在孔壁与钻头的空隙中形成密封或近密封的条件，进而迫使空气进入钻头中心通道。第二种是根据空气引射器原理在钻头体上设计了一定量的底喷孔和内喷孔，当气体进入钻头时，其中的一部分气体会从底喷孔中排出，用来清洁和冷却钻头，另一部分气体则以较高的速度从内喷孔中喷出，在钻头附近产生负压，以抽吸空气和岩屑使其向上进入钻头的中心通道。

反循环钻头是反循环钻孔机具的关键零部件，其结构直接决定反循环效果与排渣效率，选用合理的钻杆、钻头结构与类型，对井下松软煤层钻孔顺利成孔具有决定性作用。针对不同强度的井下煤岩地层，钻孔时主要采用刮刀钻头、硬质合金钻头、金刚石钻头和PDC复合片钻头等。松软煤层钻孔常用两翼钻头、中心钻头、三翼阶梯式钻头及螺旋钻头，但常规钻头排渣通道小、排渣速度慢、排渣能力不足，导致钻头磨损严重，寿命低，经济性差。

中国专利文献CN 108086930 A公开了一种松软岩土地层反循环跟管钻具，该钻具为同轴三通道结构，它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，解决了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。该钻头14为反循环结构，具有由内壁和外壁构成的双壁结构，且内壁和外壁之间的夹层空间形成环槽状进气室19，所述钻头14设计有三个均布的斜向上呈30°角的引射孔18，即引射孔18的中心线与钻头14的轴线呈30°夹角，三个均布的径向喷嘴16，引射孔18和喷嘴16应交错布置；在钻头14工作端镶嵌有切削刃17。

该专利的同轴三通道反循环钻头存在以下问题：结构复杂，易损件较多，对结构的密封性能要求极高，容易引起钻头的反循环失效，增加了钻孔施工的风险。同时，由于该钻头的引射孔与径向喷嘴交错布置，导致该钻头形成的反循环效果不稳定。此外，该钻头面临含瓦斯煤体冲击时，未预留卸压通道，可能引起井下喷孔堵孔事故。含瓦斯软煤钻孔与松软岩土层钻孔相比，土层变形产渣量极大，该专利中所述钻头无法有效解决井下高瓦斯松软煤层钻孔施工时需快速排出大量煤渣的性能要求。

发明内容

针对现有三通道反循环钻具存在的问题，本发明所要解决的技术问题就是提供一种三通道反循环钻头，它通过增加钻头排渣通道的面积，改变反循环钻头引射管结构参数与布置方式，从而提高同轴三通道反循环钻头抽吸能力与排渣量，解决含瓦斯松软煤层钻孔中的塌孔、抱钻、喷孔等施工难题。

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，它包括钻头基体、钻头翼片、六方母接头和反循环引射管；