一种大口径地质钻孔的钻进工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111734299A(43)申请公布日2020.10.02(21)申请号202010581976.8E21B25/10(2006.01)(22)申请日2020.06.23E21B19/084(2006.01)(71)申请人天明（南京）智能装备科技有限公司地址210019江苏省南京市建邺区奥体大街68号5A栋2层201室(72)发明人卢明立刘祥军刘攀军陈海华邱国东(74)专利代理机构连云港润知专利代理事务所32255代理人王彦明(51)Int.Cl.E21B3/00(2006.01)E21B17/00(2006.01)E21B17/10(2006.01)E21B10/42(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图12页(54)发明名称一种大口径地质钻孔的钻进工艺(57)摘要一种大口径地质钻孔的钻进工艺，涉及钻进工艺技术领域，钻杆采用多段连接式组合钻杆，组合钻杆的最底端装传扭钻杆，在传扭钻杆的底部装有用于钻芯孔的小钻头，在传扭钻杆的下部套装用于钻进或取芯的大钻头，大钻头与传扭钻杆之间通过传扭机构连接，大钻头完成一次集渣或取芯后，组合钻杆始终置留在孔内，只将大钻头提升至孔外；卸渣或取出岩芯后，重新将大钻头沿组合钻杆下放至孔底，通过传扭机构实现组合钻杆与大钻头同步旋转，进行再次钻进。采用本发明的钻进工艺，大大提高了钻进效率。CN111734299ACN111734299A权利要求书1/3页1.一种大口径地质钻孔的钻进工艺，其特征在于：钻杆采用多段连接式组合钻杆，组合钻杆的最底端装传扭钻杆，在传扭钻杆的底部装有用于钻芯孔的小钻头，在传扭钻杆的下部套装用于钻进或取芯的大钻头，大钻头与传扭钻杆之间通过传扭机构连接，大钻头完成一次集渣或取芯后，组合钻杆始终置留在孔内，只将大钻头提升至孔外；卸渣或取出岩芯后，重新将大钻头沿组合钻杆下放至孔底，通过传扭机构实现组合钻杆与大钻头同步旋转，进行再次钻进。2.根据权利要求1所述的大口径地质钻孔的钻进工艺，其特征在于：所述传扭机构包括设置在传扭钻杆上的外花键，大钻头上设有套装在组合钻杆上并可沿组合钻杆上下无摩擦滑动的套管，套管的内壁设有与传扭钻杆上的外花键配合的传扭内花键。3.根据权利要求2所述的大口径地质钻孔的钻进工艺，其特征在于：在传扭外花键键齿的侧部设有与传扭内花键相对应的加压槽，加压槽的槽口沿着钻杆本体的外壁同旋向设置，加压槽顶部设置为用于压紧传扭内花键的加压台肩。4.根据权利要求1所述的大口径地质钻孔的钻进工艺，其特征在于：大钻头通过滑环总成和卷扬机吊装到组合钻杆上，所述滑环总成包括静环和动环，动环下部与大钻头的起吊部固定相连接，动环的顶部固定设有承托部，静环套装在动环上部，静环的底部固定设有与承托部相配合的提拉环，提拉环的内孔壁与动环外壁之间设有防扭间隙，在静环的顶部固定连接有配重环体，配重环体的顶部固定设有两个对称设置的拉升部。5.根据权利要求1所述的大口径地质钻孔的钻进工艺，其特征在于：对于覆盖层或极软岩石层的钻进，大钻头采用旋挖钻头，小钻头采用对应覆盖层或极软岩石层钻进小钻头，具体步骤如下，（1）钻进定位：通过钻机移动，将钻机的钻进中心轴线对准待钻进孔口中心，传扭钻杆的上端和钻机的动力头相接，传扭钻杆的底部安装覆盖层或极软岩石层钻进小钻头，在传扭钻杆上套装旋挖钻头，转动传扭钻杆，使传扭钻杆与旋挖钻头之间的传扭机构连接；（2）钻进收渣：启动钻机动力头带动旋挖钻头和覆盖层或极软岩石层钻进小钻头同时钻进，旋挖钻头在钻进时收渣；（3）钻杆连接：当传扭钻杆全部钻入孔内后，并加装钻杆继续钻进；（4）起钻排渣：在钻进过程中，旋挖钻头收渣后，将传扭钻杆与旋挖钻头之间的传扭机构解锁，通过提升钢丝绳将旋挖钻头沿组合钻杆提升至孔外，通过孔口夹持装置将孔内的组合钻杆夹持住，使其置留孔内，将提出孔口的旋挖钻头下方的两段组合式钻杆的连接处拆卸开，将旋挖钻头从钻杆上卸下并排渣，完成单个回次的旋挖钻进；（5）重新安装：将旋挖钻头重新沿组合钻杆下放至孔底，并通过传扭机构将其与传扭钻杆相接，并恢复上述两段组合式钻杆的连接，解除孔口装置的夹持；启动动力头，通过组合钻杆重新带动小钻头与旋挖钻头钻进。6.根据权利要求1所述的大口径地质钻孔的钻进工艺，其特征在于：对于岩石层的钻进，大钻头采用岩芯钻头和取芯截断钻头，小钻头采用对应岩石层钻进小钻头，具体步骤如下，（1）更换钻头：将传扭钻杆底部的小钻头更换为岩石层钻进小钻头，在岩芯钻头的上部安装集渣筒，集渣筒为环状筒体，将岩芯钻头和集渣筒套装在组合钻杆上并沿组合钻杆下放至孔底，通过传扭机构将岩芯钻头与传扭钻杆相接；2CN111734299A权利要求书2/3页（2）钻进：启动动力头带动岩芯钻头和岩石层钻进