[发明专利]环状水力喷射钻头及复杂地层锚杆孔水力喷射施工方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种钻探机具和施工方法，尤其是复杂地层锚杆孔孔水力喷射反循环施工方法和实现该方法所必备的水力喷射钻头。

背景技术：

卵砾石地层是钻探工程中常见的一种典型的不稳定地层，地层中的砾石多以石英岩、花岗岩为主，其基本特征就是松、碎、漏以及锚索不易下入，钻头接触岩石作回转运动的同时，有一定自由度的卵砾石也会产生不规则的运动，这种运动导致钻具振动和回转不平稳。钻具在孔内受不规则变化的扭力，还易发生丝扣脱落、钻杆折断事故。钻机传动部分受不稳定的冲击载荷，零部件易损。由于钻头在松散的卵砾石层中工作，对岩石挤压、套取、撞击压碎，致使钻孔壁极不规则，孔内掉块、坍塌、卡埋钻事故时常发生，所消耗的时间是钻进相同厚度其他岩层的几倍甚至几十倍。造成钻进时钻进效率低，钻探生产成本高。因此，为了提高钻探效率，降低生产成本，选择合理的钻探工艺，先进的钻探技术显的尤为重要。

由于卵砾石地层的复杂性，人们做了许多有效的探索和研究，设计了多种钻头和钻探施工方法。现有的卵砾石地层锚杆孔施工方法多采用：一、抽筒钻进施工技术，该方法的最大缺点就是回次进尺短，钻进缓慢，工作效率低。二、普通金刚石—硬质合金钻头钻进施工技术。该钻进技术的缺点是钻头不能承受冲击，金刚石容易崩落，合金齿也容易崩落，致使钻头磨损严重，很快失效，导致钻进时钻进效率低，钻探生产成本高。三、牙轮钻头施工钻进技术。该钻进技术的缺点是钻进时扭矩很大，所需钻机功率很大，然而钻进缓慢，钻进时钻进效率低，钻探生产成本高。

发明内容：

本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种环状水力喷射钻头及复杂地层锚杆孔水力喷射施工方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

环状水力喷射钻头6上端通过螺纹与外平双壁钻杆5连接，环状水力喷射钻头6底端泄水槽内设有二个或二个以上喷射引射孔7。

复杂地层锚杆孔水力喷射施工方法，包括以下顺序和步骤：

a、将钻机1、动力头2、鹅颈弯管3、水泵4、外平双壁钻杆5，环状水力喷射钻头6运至施工现场并安装；

b、安装完毕后开动钻机，动力头2带动外平双壁钻杆5和环状水力喷射钻头6钻进的同时，水泵4将清水泵入外平双壁钻杆5的环空间隙，并送到环状水力喷射钻头6；

c、清水经环状水力喷射钻头6的喷射引射孔7出来的高速水流对地层进行切割、冲刷，同时动力头2带动外平双壁钻杆5和环状水力喷射钻头6转动，对地层形成搅动，使卵砾石、砂及水混合；

d、混合后的卵砾石、砂及水在喷射引射孔7的作用下形成负压和引射，经环状水力喷射钻头6的中心通道、外平双壁钻杆5的中心通道和鹅颈弯管3的中心通道排送到地表；

e、当钻孔到达设计深度时，停止供水，完成钻探任务；

f、将锚索通过外平双壁钻杆5的中心通道和环状水力喷射钻头6的中心通道下入到钻孔底，再将钻具提出钻孔，完成锚索下入施工。

本发明的目的还可以通过以下技术方案实现：

环状水力喷射钻头6底端所设的喷射引射孔7是以环状水力喷射钻头6的中心为圆心等角度分布。喷射引射孔7的中心间隔为90°—180°，喷射引射孔(7)的直径7—10mm。

有益效果：解决复杂地层成孔困难和锚索不易下入的难题。采用水力喷射钻进，加大了对孔底的冲刷作用，避免了常规钻头易磨损的缺点，钻具中心通道反循环排渣和外平双壁钻杆护壁，避免了孔壁容易坍塌掉块引起钻孔失稳及卡钻埋钻的缺点，最后通过钻具中心通道下入锚索，这样完全避免了由于钻具提出钻孔而引起的钻孔塌陷事故，经试验，大幅提高复杂地层的钻进效率，极大的降低了钻探成本。

附图说明：

附图1：复杂地层锚杆孔水力喷射施工方法剖视图

附图2：附图1环状水力喷射钻头6剖视图

附图3：附图2环状水力喷射钻头6仰视图

1 钻机，2 动力头，3 鹅颈弯管，4 水泵，5 外平双壁钻杆，6 环状水力喷射钻头，7 喷射引射孔。

具体实时方式：

下面结合附图和实施例作进一步详细说明：

环状水力喷射钻头6上端通过螺纹与外平双壁钻杆5连接，底端设有二个或二个以上喷射引射孔7。

复杂地层锚杆孔水力喷射反循环施工方法，包括以下顺序和步骤：

a、将钻机1、动力头2、鹅颈弯管3、水泵4、外平双壁钻杆5，环状水力喷射钻头6运至施工现场并安装；