[发明专利]包括用于钻探地层的地钻元件和冲击元件的混合式钻头

权利要求书

1.一种用于在地层中钻探钻孔的混合式钻头，包括：

连接器，所述连接器使混合式钻头的其余部分固定到钻柱上的底部钻具组合的底端；

冲击元件，包括：固定构件和往复运动构件，固定构件的上部相对于连接器固定在适当的位置，以及往复运动构件的底端能够在钻探期间与钻孔的底部或端部对接，当所述底端接触钻孔的底部或端部，并将振动引入到钻孔的底部或端部而无需反复冲击钻孔的底部或端部时，所述往复运动构件能够以引起往复运动构件振动的方式沿着所述固定构件前后纵向运动；

地钻元件，地钻元件固定到冲击元件的固定构件的上部，所述地钻元件同轴地围绕同轴布置的冲击元件的往复运动构件的至少一部分，冲击元件和地钻元件能够彼此独立地运行，当对钻孔的底部或端部施加振动力时，所述冲击元件的往复运动构件的底端暴露在地钻元件的头部并且能够突出超过地钻元件的头部，以与钻孔的底部或端部保持恒定的接触。

2.根据权利要求1所述的混合式钻头，还包括：多个按钮插入件，所述按钮插入件由所述冲击元件的所述往复运动构件的底端承载，并且按钮插入件突出超过地钻元件的底端。

3.根据权利要求1或2所述的混合式钻头，其中，所述冲击元件的所述往复运动构件的底端能够缩回所述地钻元件的头部。

4.根据权利要求1或2所述的混合式钻头，其中，所述地钻元件配置为刮刀钻头。

5.根据权利要求1或2所述的混合式钻头，其中，所述冲击元件包括液压冲击元件。

6.根据权利要求5所述的混合式钻头，包括液压件，所述液压件能够分离在液压冲击元件和地钻元件之间钻探流体的流动。

7.根据权利要求1或2所述的混合式钻头，其中，所述冲击元件包括气动冲击元件。

8.根据权利要求1或2所述的混合式钻头，其中，所述冲击元件能够引起所述往复运动构件的前后纵向运动，而不会引起所述地钻元件的前后纵向运动。

9.根据权利要求1或2所述的混合式钻头，其中，所述冲击元件的往复运动构件的底端能够在所述冲击元件的所述往复运动构件的前后纵向运动期间反复地突出超过所述地钻元件的底端。

10.根据权利要求1或2所述的混合式钻头，其中往复运动构件包括通道，所述通道允许钻探流体朝向往复运动构件的底端流动。

11.根据权利要求10所述的混合式钻头，其中往复运动构件的通道形成在往复运动构件的外围表面中。

12.根据权利要求10所述的混合式钻头，其中所述通道延伸到往复运动构件的底端中的喷嘴。

13.根据权利要求1或2所述的混合式钻头，其中往复运动构件包括刀片延伸部，所述刀片延伸部与地钻元件的对应的刀片对准，并从往复运动构件的底端突出。

14.一种利用权利要求1-13中任一项所述的混合式钻头在地层中钻探钻孔的方法，包括：

将钻柱引入地层中，在钻柱的底部，地钻元件同轴地包围混合式钻头的冲击元件；

使用地钻元件钻入地层中，同时钻头上能够接受的重量使地钻元件能够以所需的穿进速率运行；以及

当往复运动构件的底表面的至少一部分突出超过地钻元件的头部，同时钻头上的重量将往复运动构件的底表面保持抵靠于钻孔的端部时，停止用地钻元件进行的钻探并使冲击元件的往复运动构件振动，以将振动引入到钻孔的端部中，从而促进进一步地钻入地层中，而无需将钻柱从地层中移除。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括使所述冲击元件的往复运动构件缩回地钻元件的头部。