一种深孔钻进方法及装置与流程

本发明属于岩体钻孔技术领域，具体的说涉及一种深孔钻进方法及装置。

背景技术：

岩体钻孔工程实际中，切顶孔、钻探孔等大直径深孔钻进过程中一般采用大直径钻头及配套的大直径钻杆，通过钻杆带动钻头转动以实现钻进，然而大直径钻杆的应用增加了钻进过程中钻杆整体的质量，对于钻机的推力、扭矩等性能指标的要求增加，需使用大推力的钻机并且现场施工过程中操作不便，效率低下。如果深孔钻进过程中采用小直径钻杆，随着钻进距离的增加，钻杆晃动程度会加剧，将降低钻进效率甚至造成钻孔弯曲。本发明提供了一种深孔钻进方法及装置，深孔钻进过程中，采用大直径钻头与轻质小直径钻杆相配合减少钻机负荷，同时辅以减振装置杜绝钻进过程中钻杆晃动，减少钻进过程中钻杆振动，使得深孔高速钻进过程钻杆的稳定，提高钻进的效率及质量。

技术实现要素：

本发明的目的提供一种深孔钻进方法及装置，在岩体钻孔工程深孔钻进过程中，采用大直径钻头与轻质小直径钻杆相配合减少钻杆负荷，辅以减振装置保证钻进过程中钻杆的稳定性，既能保证钻孔的快速高效，又能防止钻孔的弯曲。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种深孔钻进方法，在深孔钻进过程中，无需再采用大直径钻杆，采用大直径钻头与轻质小直径钻杆相配合减少钻机负荷，辅以减振装置杜绝钻进过程中钻杆晃动，减振装置对钻杆在径向上进行支撑，可以限制钻杆偏离钻孔中心的距离，并且预留有导屑空隙用于排出钻进过程中产生的钻屑，进而减少钻进过程中钻杆的振动，实现高速钻进过程钻杆的高效稳定，并防止钻孔弯曲，应用时可根据钻进深度和单根钻杆长度加装1个及以上的减振装置，其余钻杆间的连接仍然使用钻杆连接件。

一种深孔钻进装置，该装置包括大直径钻头、钻杆连接件、减振装置和轻质小直径钻杆，大直径钻头置于顶端用于深孔的钻孔，大直径钻头和轻质小直径钻杆之间采用螺纹进行连接形成一体，钻杆连接件置于轻质小直径钻杆之间可以将其连成一个整体，在适当位置，减振装置替代部分钻杆连接件置于轻质小直径钻杆之间，减振装置直径略小于大直径钻头直径，可以有效的防止轻质小直径钻杆在钻孔中的晃动程度，特别适用于钻深孔。

所述的减振装置由内嵌式钻杆连接件、轴承结构、锁紧垫片和支撑座组成，最内侧为内嵌式钻杆连接件，中间为轴承结构，最外侧为支撑座，锁紧垫片位于支撑座下端。

所述的内嵌式钻杆连接件两端设有配套轻质小直径钻杆外螺纹的内螺纹，便于将相邻的轻质小直径钻杆连接为一体。

所述的支撑座外径尺寸与设计钻孔直径互相匹配，支撑座的四周设有均匀分布的导屑空隙，以供深孔钻进中所产生岩屑的通过，导屑空隙的尺寸需要大于钻进过程中产生岩屑的最大粒径，防止岩屑堵塞钻孔影响钻进。

所述的支撑座的上下边缘位置设有倒角，便于减振装置沿钻孔轴向移动及钻杆整体沿钻孔轴向方向的移动，减小发生卡钻的几率。

所述的轴承结构为了更好的控制径向尺寸，优选滚针轴承、轴套结构，使得轴承结构连接相邻轻质小直径钻杆的同时不影响钻杆整体的转动。

所述的轴承结构套于内嵌式钻杆连接件并由锁紧垫片紧固，保证支撑座外侧与孔壁贴合的同时，轻质小直径钻杆和内嵌式钻杆连接件可正常转动。

所述的锁紧垫片与内嵌式钻杆连接件之间优选螺纹连接。

所述的支撑座采用耐磨非金属材料制备，保证支撑座在钻进工作中不产生火花和持久耐用，如尼龙材料等。

本发明的有益效果：

此种深孔钻进方法及装置，无需使用大直径钻杆，采用大直径钻杆和轻质小直径钻杆及减振装置，减小钻进过程中钻杆的晃动，保证钻进稳定性及深孔钻进的快速高效，同时降低了使用大直径钻杆在深孔钻进过程中对于钻机的负荷要求。另外，所采用的减振装置结构简单、安装方便、持久耐用。

附图说明

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，其中：

图1是深孔钻进方法及装置应用示意图。

图2是减振装置整体结构示意图。

图3是减振装置结构剖面图。

图4是支撑座结构示意图。

具体实施方式

参照图1、2、3、4对本发明的实施例进行说明，一种深孔钻进方法，在深孔钻进过程中，采用大直径钻头1与轻质小直径钻杆4相配合减少钻机负荷，辅以减振装置3杜绝钻进过程中钻杆晃动，减振装置3对钻杆在径向上进行支撑，可以限制钻杆偏离钻孔中心的距离，并且预留有导屑空隙305用于排出钻进过程中产生的钻屑，进而减少钻进过程中钻杆的振动，实现高速钻进过程钻杆的高效稳定，并防止钻孔弯曲，应用时可根据钻进深度和单根钻杆长度加装1个及以上的减振装置3，其余钻杆间的连接仍然使用钻杆连接件2。

一种深孔钻进装置，该装置包括大直径钻头1、钻杆连接件2、减振装置3、轻质小直径钻杆4等部分，大直径钻头1置于顶端用于深孔的钻孔，大直径钻头1和轻质小直径钻杆4之间采用螺纹进行连接形成一体，钻杆连接件2置于轻质小直径钻杆4之间可以将其连成一个整体，在适当位置，减振装置3替代部分钻杆连接2件置于轻质小直径钻杆4之间，减振装置直径略小于大直径钻头直径，可以有效的防止轻质小直径钻杆4在钻孔中的晃动程度。

减振装置3由内嵌式钻杆连接件301、轴承结构302、锁紧垫片303和支撑座304组成，最内侧为内嵌式钻杆连接件301，中间为轴承结构302，最外侧为支撑座304，锁紧垫片303位于支撑座304下端。

内嵌式钻杆连接件301两端设有配套轻质小直径钻杆4外螺纹的内螺纹，便于将相邻的轻质小直径钻杆4连接为一体。

支撑座304外径尺寸与设计钻孔直径互相匹配，支撑座304的四周设有均匀分布的导屑空隙305，以供深孔钻进中所产生岩屑的通过，导屑空隙305的尺寸需要大于钻进过程中产生岩屑的最大粒径，防止岩屑堵塞钻孔影响钻进。

支撑座304的上下边缘位置设有倒角，便于减振装置3沿钻孔轴向移动及钻杆整体沿钻孔轴向方向的移动，减小发生卡钻的几率。

轴承结构302为了更好的控制径向尺寸，优选滚针轴承、轴套结构，使得轴承结构302连接相邻轻质小直径钻杆4的同时不影响钻杆整体的转动。

轴承结构302套于内嵌式钻杆连接件301并由锁紧垫片303紧固，保证支撑座304外侧与孔壁贴合的同时，轻质小直径钻杆4和内嵌式钻杆连接件301可正常转动。

锁紧垫片303与内嵌式钻杆连接件301之间优选螺纹连接。

支撑座304采用耐磨非金属材料制备，保证在钻进工作中不产生火花和持久耐用，如尼龙材料等。

通过上述技术方案，本发明可以实现深孔钻进过程中，采用大直径钻头与轻质小直径钻杆相匹配，辅以减振装置杜绝钻杆在钻进过程中钻杆晃动，减少钻进过程中钻杆振动，实现高速钻进过程中钻杆的高效稳定并防止钻杆弯曲，在一定程度上提高了深孔钻进的效率，对于岩体钻孔技术的优化提升具有积极意义。

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，都属于侵权，本发明可以有很多的变形，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。