一种地震勘探复合钻具及钻井方法
【专利摘要】一种地震勘探复合钻具及钻井方法，属于石油地震勘探、煤田地震勘探【技术领域】。本体包括中杆驱动总成、出土法兰、动力头内螺旋杆、钻杆内螺旋中杆、钻头内螺旋杆、小合金钻头、钻头外管、钻杆外管、动力头下接头组件、动力头中轴、外管驱动总成，其连接关系为：中杆驱动总成连接出土法兰和动力头内螺旋杆，动力头内螺旋杆连接动力头中轴，外管驱动总成与出土法兰连接，小合金钻头在本体下端；本发明将取芯钻井与螺旋钻井为一体；避免取芯钻井遇稍硬地层，取芯口处钻屑聚集，无法取芯的状况，既具取芯钻具的冲击破碎能力，又具螺旋钻具的刮削作用；钻具外管和内螺旋杆的右、左旋设计，使钻屑上返相对速度增加，加速上返。
【专利说明】一种地震勘探复合钻具及钻井方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种地震勘探复合钻具及钻井方法，属于石油地震勘探、煤田地震勘探【技术领域】。
【背景技术】
[0002]黄土塬及相似地层区域地震勘探钻井成孔深度的保证是提高地震勘探采集成像精度的关键环节。该类地区特点是:山高坡陡，冲沟遍布，机动钻井设备无法上山。且干旱缺水、地层比较复杂、软硬交替，中间夹杂淤泥层、带粘性的干黄土、米胶泥及胶泥层，因此该类地区勘探钻井较为困难。
[0003]由于缺水无法采用泥浆钻井工艺；该地区常规钻井方法为取芯钻井和螺旋钻具钻井。但是，取芯钻井遇稍硬地层取芯口钻屑聚积，无法取芯。螺旋钻井方法，由于井壁弹性、松软，随着钻井深度增加，振动加强，成井口增大，遇较松散地层，钻屑下落，无法上返；遇粘性地层，堵塞螺旋片间隙，螺旋片起不到刮削作用，钻进困难。目前，黄土塬地区地震勘探施工多采用人工洛阳铲，用人海战术来保证施工进度，但该工具遇到料浆石或老地层则施工困难，钻井施工深度无法保证，因此地震勘探采集成像精度受到影响。钻具及钻井方法成为此类地区钻井的瓶颈。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术的不足，本发明提供一种地震勘探复合钻具及钻井方法，聚取芯钻井与螺旋钻井为一体，独特地正反转设计加速钻屑上返速度，钻具同时具破碎和刮削效果，解决复杂的黄土塬地区及相似地层区域的钻井难题。
[0005]一种地震勘探复合钻具，本体包括中杆驱动总成、出土法兰、动力头内螺旋杆、钻杆内螺旋中杆、钻头内螺旋杆、小合金钻头、钻头外管、钻杆外管、动力头下接头组件、动力头中轴、外管驱动总成，格莱圈起密封作用、滚珠保证内、外管之间自由旋转；
[0006]其连接关系为:中杆驱动总成连接出土法兰和动力头内螺旋杆，动力头内螺旋杆连接动力头中轴，外管驱动总成与出土法兰连接，小合金钻头在本体下端；
[0007]动力头中轴与动力头下接头组件螺纹通过键连接，钻杆外管上端与动力头下接头螺纹连接，钻杆外管下端与钻头外管螺纹连接，钻杆内螺旋杆上端与动力头内螺旋杆四方活动连接；下端与钻头内螺旋杆四方活动连接，钻头外管、钻杆外管与其钻杆内螺旋中杆、钻头内螺旋杆之间分别有两道滚珠，滚珠从钻头外管、钻杆外管的螺纹孔处装入，再用紧定螺钉堵死螺纹孔，保证内螺旋杆与外管之间相对自如的旋转；格莱圈装在钻杆内螺旋中杆、钻头内螺旋杆上，分别与钻头外管、钻杆外管配合起到密封效果。
[0008]一种地震勘探复合钻具的钻井方法，含有以下步骤；
[0009]步骤①、开钻前:组装钻杆与钻头，然后，钻头外管与钻杆外管连接，钻头内螺旋杆与钻杆内螺旋杆连接，小合金钻头与钻头外管连接；
[0010]出土法兰与动力头内螺旋杆连接完毕，再与外管驱动总成螺栓连接，动力头内螺旋杆与中杆驱动总成连接；动力头中轴与外管驱动总成连接；
[0011]步骤②、开始钻井时，动力头下接头组件与动力头中轴连接；钻杆外管与动力头下接头组件连接，钻杆内螺旋杆与动力头内螺旋杆连接；
[0012]步骤③、启动钻机旋转，加压钻井，外管驱动总成驱动钻杆外管、钻头外管、小合金钻头右旋钻进；钻屑右旋上返进入钻头内螺旋杆和钻杆内螺旋杆的左旋上返；进入动力头内螺旋杆左旋上返，通过出土法兰的出土口排出；
[0013]步骤④、第一根钻杆钻进完成，将第一杆钻杆与连接头连接，下放到孔径孔中，用垫叉卡住第一根钻杆上端扁，连接第二根钻杆，依次直到目的井深；
[0014]步骤⑤卸下钻杆完成一口井。
[0015]本发明主要针对黄土塬及相似地层区域设计的一种地震勘探复合钻具及钻井方法。主要效果有四个方面:
[0016]1、本钻井方法将取芯钻井与螺旋钻井为一体。避免取芯钻井遇稍硬地层，取芯口处钻屑聚集，无法取芯的状况；同时，解决螺旋钻井中的遇松散地层钻屑下落，不能上返，遇粘性地层螺旋片间隙被堵塞，钻进困难的问题；
[0017]2、钻具设计既具取芯钻具的冲击破碎能力，又具螺旋钻具的刮削作用；
[0018]3、钻具外管和内螺旋杆的右、左旋设计，使钻屑上返相对速度增加，加速上返；
[0019]4、钻屑通过内螺旋杆、外管总成之间的间隙，由内中间螺杆的螺旋片导入钻杆中间杆，排出。减少了常规钻井钻屑尘土飞扬的场面。减轻了对钻井人员及设备的污染，有利于操作人员的身体健康和设备使用寿命的提高。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中:
[0021]图1为本发明的结构示意图。
[0022]图2为本发明的结构示意图。
[0023]图3为本发明的结构示意图。
[0024]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
【具体实施方式】
[0025]显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。
[0026]实施例1:地震勘探复合钻具结构及连接方式:如图1所示，包括中杆驱动总成1、出土法兰2、动力头内螺旋杆3、钻杆内螺旋中杆4、钻头内螺旋杆5、小合金钻头6、钻头外管7、钻杆外管8、动力头下接头组件9、动力头中轴10、外管驱动总成11，第一格莱圈100、第二格莱圈101起密封作用、第一滚珠102、第二滚珠103保证内、外管之间自由旋转。
[0027]其连接关系为:中杆驱动总成I连接出土法兰2和动力头内螺旋杆3，动力头内螺旋杆3连接动力头中轴10，外管驱动总成11与出土法兰2连接，小合金钻头6在本体下端；
[0028]动力头中轴10与动力头下接头组件9螺纹通过键连接，钻杆外管8上端与动力头下接头9螺纹连接，钻杆外管下端与钻头外管7螺纹连接，钻杆内螺旋杆4上端与动力头内螺旋杆3四方活动连接；下端与钻头内螺旋杆5四方活动连接，钻头外管7、钻杆外管8与其钻杆内螺旋中杆4、钻头内螺旋杆5之间分别有第一滚珠102、第二滚珠103从钻头外管7的螺纹孔处装入，第一滚珠102从钻杆外管8的螺纹孔处装入，再用紧定螺钉堵死螺纹孔，保证内螺旋杆与外管之间相对自如的旋转。
[0029]第一格莱圈100、第二格莱圈101分别装在钻杆内螺旋中杆4、钻头内螺旋杆5上，分别与钻头外管7、钻杆外管8配合起到密封效果。
[0030]将结构中小合金钻头6针对不同地层，可以设计成不同结构。钻头外管7下端的螺旋结构也可以针对不同地层有不一样的结构。
[0031]一种地震勘探复合钻具及钻井方法，含有以下步骤；
[0032]①开钻前:i钻杆与钻头组装完备如图2:钻杆和钻头本身组装完毕，然后，钻头外管7与钻杆外管8连接，钻头内螺旋杆5与钻杆内螺旋杆4连接，小合金钻头6与钻头外管7连接；
[0033]小合金钻头6通过第一轴承18连接钻头内螺旋杆5 ;钻头外管7连接钻头内螺旋杆5 ;钻杆外管8通过第三滚珠104、第三格莱圈105连接钻杆内螺旋杆4,钻头外管7有观察窗17 ；
[0034]?出土法兰2与动力头内螺旋杆3连接完毕，再与外管驱动总成11螺栓连接，动力头内螺旋杆3与中杆驱动总成I连接；动力头中轴10与外管驱动总成11连接。
[0035]②开始钻井时，动力头下接头组件9与动力头中轴10连接；钻杆外管8与动力头下接头组件9连接，钻杆内螺旋杆4与动力头内螺旋杆3连接。
[0036]③启动钻机旋转，加压钻井，外管驱动总成11驱动图2中的钻杆外管8、钻头外管
7、小合金钻头6右旋钻进；钻屑右旋上返进入钻头内螺旋杆6和钻杆内螺旋杆4图2黑色线型区域左旋上返；进入动力头内螺旋杆3左旋上返，通过出土法兰的出土口排出；
[0037]④第一根钻杆钻进完成，将第一杆钻杆与连接头连接，下放到孔径孔中，用垫叉卡住第一根钻杆上端扁，连接第二根钻杆，依次直到目的井深；
[0038]⑤卸下钻杆完成一口井。
[0039]实施例2:如图2、图3所示，
[0040]钻杆内螺旋杆4连接钻头内螺旋杆5 ;小合金钻头6通过第一轴承18连接钻头内螺旋杆5 ;钻头外管7连接钻头内螺旋杆5 ;钻杆外管8通过第三滚珠104、第三格莱圈105连接钻杆内螺旋杆4，钻头外管7有观察窗17 ；
[0041]钻头外管12通过第四滚珠19、第四格莱圈16连接钻头内螺旋杆13，钻头内螺旋杆13通过第二轴承15连接钻头内螺旋杆，钻头内螺旋杆连接塔形合金钻头14 ；
[0042]地震勘探复合钻具及钻井方法，
[0043]一、本发明按照图1结构形式生产、安装。
[0044]二、各功能部件结构及其性能:
[0045]1、结构中复合钻杆外管采用公、母接头和中间杆焊接结构，外径基本相同，两端接头都铣有垫叉扁，为便于拆卸采用大螺距梯形螺纹连接结构，整体进行热处理。外管的旋向为右旋。
[0046]内中间螺杆各部分之间连接是焊接结构，两端分别为外四方、内四方，与动力头内螺旋杆和复合钻头活连接。
[0047]内螺旋杆与外管之间有滚珠保证相对自如旋转，格莱圈起到密封作用。
[0048]内螺旋杆的旋向为左旋，与外管旋向相反。
[0049]2、复合钻头外管各部分焊接结构，外管直径不要大于下端螺旋部分外径，保证螺旋片刮削井壁，避免外管接触井壁。内螺旋杆各部分为焊接结构，内螺旋杆与外管之间有滚珠保证相对自如旋转，同时有一组轴承连接确保内外部件同轴旋转。
[0050]内外管旋向相反，外管右旋，内中间螺杆左旋。
[0051]外管壁观察孔，方便观察、调整轴承安装及工作状态。
[0052]复合钻具的外管与内螺旋杆的右、左旋向设计，使钻屑上返相对速度增加，加速上返，避免堵塞螺旋叶片间隙；外管设计相当于取芯钻具的外管，又具螺旋钻井的作用；内螺旋杆的螺旋避免了取芯钻井遇稍硬地层，取芯口处钻屑聚积，无法取芯的状况；同时，解决螺旋钻井中遇松散地层钻屑下落，不能上返，遇粘性地层螺旋片间隙被堵塞，钻进困难的问题；内、外管设计，钻屑由内外管之间的间隙排出，减少飞尘污染。降低钻井过程中粉尘污染。
[0053]将结构中小合金钻头6针对不同地层，可以设计成不同结构。钻头外管7下端的螺旋结构也可以针对不同地层有不一样的结构。
[0054]此钻头连接方式同图1钻头，只是外管I的螺旋部分没有安装合金块，而，塔形合金钻头适合更硬一些的地层。塔形合金钻头具有冲刮作用。
[0055]根据地层特点更换不同的钻头，因此，本发明钻井方法使用于不同地层勘探钻井。
[0056]如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种地震勘探复合钻具，其特征在于本体包括中杆驱动总成、出土法兰、动力头内螺旋杆、钻杆内螺旋中杆、钻头内螺旋杆、小合金钻头、钻头外管、钻杆外管、动力头下接头组件、动力头中轴、外管驱动总成，格莱圈起密封作用、滚珠保证内、外管之间自由旋转； 其连接关系为:中杆驱动总成连接出土法兰和动力头内螺旋杆，动力头内螺旋杆连接动力头中轴，外管驱动总成与出土法兰连接，小合金钻头在本体下端； 动力头中轴与动力头下接头组件螺纹通过键连接，钻杆外管上端与动力头下接头螺纹连接，钻杆外管下端与钻头外管螺纹连接，钻杆内螺旋杆上端与动力头内螺旋杆四方活动连接；下端与钻头内螺旋杆四方活动连接，钻头外管、钻杆外管与其钻杆内螺旋中杆、钻头内螺旋杆之间分别有两道滚珠，滚珠从钻头外管、钻杆外管的螺纹孔处装入，再用紧定螺钉堵死螺纹孔，保证内螺旋杆与外管之间相对自如的旋转；格莱圈装在钻杆内螺旋中杆、钻头内螺旋杆上，分别与钻头外管、钻杆外管配合起到密封效果。
2.一种地震勘探复合钻具的钻井方法，其特征在于含有以下步骤； 步骤①、开钻前:组装钻杆与钻头，然后，钻头外管与钻杆外管连接，钻头内螺旋杆与钻杆内螺旋杆连接，小合金钻头与钻头外管连接； 出土法兰与动力头内螺旋杆连接完毕，再与外管驱动总成螺栓连接，动力头内螺旋杆与中杆驱动总成连接；动力头中轴与外管驱动总成连接； 步骤②、开始钻井时，动力头下接头组件与动力头中轴连接；钻杆外管与动力头下接头组件连接，钻杆内螺旋杆与动力头内螺旋杆连接； 步骤③、启动钻机旋转，加压钻井，外管驱动总成驱动钻杆外管、钻头外管、小合金钻头右旋钻进；钻屑右旋上返进入钻头内螺旋杆和钻杆内螺旋杆的左旋上返；进入动力头内螺旋杆左旋上返，通过出土法兰的出土口排出； 步骤④、第一根钻杆钻进完成，将第一杆钻杆与连接头连接，下放到孔径孔中，用垫叉卡住第一根钻杆上端扁，连接第二根钻杆，依次直到目的井深； 步骤⑤卸下钻杆完成一 口井。
【文档编号】E21B7/00GK104165026SQ201310184813
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年5月17日 优先权日:2013年5月17日
【发明者】杨凤申, 刘坤, 胡博 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司