[发明专利]一种双壁液驱孔底发泡泡沫排渣螺杆定向钻具

说明书

本发明公开一种井下双壁液驱孔底发泡泡沫排渣螺杆定向钻具，沿轴向依次设置传动轴单元、万向轴单元和液马达单元，所述的液马达单元沿轴向设置空气通路；来自空气通路的空气与井下液体于万向轴单元螺旋混合形成泡沫液，泡沫液流向传动轴单元进行钻进排渣；水力驱动配合环空流道过风，高速气流与内管中驱动马达运转流出的液体在螺旋万向轴处混合生成泡沫，将钻头破碎的岩粉排出孔外。该螺杆钻具液压驱动碎岩，输出可靠的转速和转矩，提供稳定可靠的碎岩能力；在孔底生成泡沫排渣，避免了水力排渣对地层造成的破坏，保证钻孔稳定，提高不稳定岩层定向长钻孔施工的成孔深度和成孔率。

技术领域

本发明涉及一种双壁液驱孔底发泡泡沫排渣螺杆定向钻具，属于煤矿钻探技术领域，与随钻测量系统配合使用，用于一般岩层、破碎或不稳定岩层定向钻孔施工。

背景技术

煤矿井下液动螺杆钻具定向钻进技术得到广泛应用，其中施工大量岩层定向钻孔用于瓦斯治理、探放水、地层注浆加固等；而施工中常钻遇破碎地层、水敏性地层等不稳定岩层，导致出现塌孔、缩径、卡钻、埋钻等情况，造成钻孔无法顺利施工，最终无法成孔，达不到钻孔施工预期目的，从而影响生产。对于这种情况，不仅与地层结构和稳定性有关，还因为钻进中水的冲刷、渗透影响，对地层造成破坏。而气动螺杆钻具进行定向钻进成孔，则受到气动螺杆钻具性能方面的制约，定转子和轴承由于润滑和冷却问题影响寿命，而且性能不稳定，对于岩层，钻进效率低。因此，针对不稳定岩层进行定向钻孔施工，需要一定的工艺方法保证钻孔的稳定性。

针对上述问题，研究设计出一种双壁液驱孔底发泡泡沫排渣螺杆定向钻具，可以实现液驱碎岩、泡沫排渣的钻进工艺方法，以克服上述缺陷和问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种井下双壁液驱孔底发泡泡沫排渣螺杆定向钻具，可以实现液驱碎岩、泡沫排渣的钻进工艺方法，与随钻测量系统配合使用，用于一般岩层、破碎或不稳定岩层定向钻孔施工。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案包括：

一种井下双壁液驱孔底发泡泡沫排渣螺杆定向钻具，沿轴向依次设置传动轴单元、万向轴单元和液马达单元，所述的液马达单元沿轴向设置空气通路；来自空气通路的空气与井下液体于万向轴单元螺旋混合形成泡沫液，泡沫液流向传动轴单元进行钻进排渣。

可选的，所述的万向轴单元设置万向轴，在所述万向轴的外壁上沿轴向延伸设置螺旋叶片。

可选的，所述的螺旋叶片为双头反向螺旋叶片。

可选的，所述的液马达单元设置管体，管体包括同轴套设的第一管体和第二管体，第一管体和第二管体形成空气通路；马达定子和马达转子设置在第二管体内；万向轴单元与所述的马达转子连接。

可选的，万向轴单元与马达转子的连接处，在所述的第二管体上设置空气入口。

可选的，所述的万向轴单元还设置弯接头，弯接头与所述的管体轴接，弯接头的弯折角度为偏离轴向0.6～1.5°。

可选的，所述的万向轴单元还包括衬垫，衬垫与所述的弯接头相邻贴设在所述的管体外。

可选的，所述的传动轴单元设置传动轴，传动轴与所述的万向轴单元轴接；所述的传动轴内沿轴向设置空腔结构，在传动轴上设置排渣液入口。

可选的，所述的传动轴单元还包括套设在传动轴外的轴承组件，轴承组件使得传动轴平稳回转，同时轴承组件给传动轴传递轴向推力。

可选的，所说的轴承组件包括在所述传动轴端部套设的第一转动轴承和第二转动轴承；在所述第一转动轴承和第二转动轴承之间的传动轴外套设推力轴承。