[发明专利]一种连续取样钻进系统的正反循环远程控制装置

说明书

本发明公开了一种连续取样钻进系统的正反循环远程控制装置，本发明系统包括反循环钻机、钻具、空压机、正反循环远程切换接头、开启正反循环远程切换接头，实现空气正反循环切换，在含水地层钻探采样过程中，利用正循环实现含水地层排水，并利用反循环实现干燥岩样采集，本发明工艺方法在含水地层钻探采样过程中，利用正循环实现含水地层排水，利用反循环实现干燥岩样采集，在保证返出岩矿样干燥的前提下提高岩样采取率。

技术领域

本发明申请为申请日2020年4月10日，申请号为：202010276877.9，名称为“一种用于含水地层的空气反循环连续取样钻进系统及工艺方法”的发明专利申请的分案申请。

本发明涉及钻探技术领域，特别是一种用于含水地层的空气反循环连续取样钻进系统及工艺方法。

背景技术

空气反循环连续取样钻进技术是以连续高效地获取高品质岩屑样为目的的一种钻探技术，其原理是将压缩空气作为冲洗介质从双壁钻杆环状间隙送至孔底，携带岩样从中心通道高速返回地表的钻进工艺方法。因孔底钻具形态结构的特殊设计，压缩空气到达孔底后开始分流，其中绝大部分空气携带孔底钻头即时破碎的岩屑经钻头面通孔进入上部钻具中心通道；一小部分空气由钻杆及孔壁间隙上返，可平衡孔底水压，维持孔底碎岩的干燥作业环境，故理论上空气反循环连续取样钻进工艺碎岩钻进产生干燥且即时上返的岩屑样，空气反循环连续取样钻进样品采取率可达100%，可实时反映孔底岩层状态，经压缩空气强制破碎的全部岩柱（岩屑）经由中心通道上返至地表，避免了围岩的干扰。

但在实际应用中，实钻地层中的地下水情况对空气反循环连续取样钻进样品采取率影响很大，在地下水位以上钻进时：上返岩矿样为干燥样，其采取率可以达90%以上。在地下水位以下钻进时：当实钻地层含少量水时，此时气体压力可与外环水压力达到平衡，在钻进过程钻具上方将形成一圈泥环，这种泥环在一定程度上起到外环间隙密封的作用，进而保持孔底的干燥作业环境，提高了岩样采取率。但当实钻地层地下水位较高时，井底处地层孔隙水压力超过井壁与钻杆间的外环空气压力，在钻进过程中，地下水将涌入孔底，随岩样从钻杆中空通道上返，岩样呈淤泥状，给岩样收集带来极大的困难，且会造成样品污染，部分样品将随地下水流失，其岩样采取率往往较干样钻进时低得多，通常仅为40%－70%，无法满足地质勘查规范对矿样采取率的要求。

目前针对这一现状没有解决方法，通常采用可滤水的布袋作为取样袋接在旋流分离取样器下出口处，返上的淤泥岩矿样在布袋中滤水晒干成为干燥样品后再进行后期处理。这样处理会造成岩矿样随地下水大量流失，采取率过低，且湿岩样处理起来耗时较长，地质人员对于这样的岩矿样很难接受。因此空气反循环连续取样钻进工艺方法在含地下水的地层使用时受到极大的限制。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明目的是为了解决在含水地层利用空气反循环连续取样钻进采样，采取率过低、样品处理困难的问题而提供的一种用于含水地层的空气反循环连续取样钻进系统及工艺方法。

本发明提供的一种用于含水地层的空气反循环连续取样钻进系统，其特征在于：包括反循环钻机、钻具、空压机、正反循环远程切换接头、正循环排渣引流装置、正循环排出岩屑样的分离收集装置、反循环排出岩屑样的分离收集装置；

所述钻具包括从上到下依次设置的钻机动力头、双壁钻杆、贯通式潜孔锤，所述钻机动力头包括进气端、出气端、岩屑样出口端；

所述正反循环远程控制切换接头包括接头外管、接头内管和远程控制阀体，所述接头内管置于所述接头外管内，所述接头内管和所述接头外管的中心线位于同一直线上，所述远程控制阀体用于远程控制接头内管通道的开合；