[发明专利]一种多通道双活塞机械-水力复合造穴钻具及造穴方法

权利要求书

1.一种多通道双活塞机械-水力复合造穴钻具，其特征在于，设置管体(1)；

按水流的流向，于所述的管体(1)内沿轴向设置活塞，在所述的管体(1)侧壁上设置造穴口(13)，于造穴口(13)位置设置扩孔翼片(8)，扩孔翼片(8)通过涡轮涡杆机构与活塞机械连接；

来自活塞端的水流一方面给活塞的轴向运动转化为扩孔翼片(8)的张开运动提供动力，进行机械力造穴；

另一方面，来自活塞端的水流穿过扩孔翼片(8)进行水力造穴。

2.根据权利要求1所述的多通道双活塞机械-水力复合造穴钻具，其特征在于，所述的活塞包括按水流流向依次设置的一级活塞(2)和二级活塞(3)；

在所述的管体(1)内嵌设第一低压水道(a)、第二低压水道(b)和高压水道(c)，第一低压水道进水口(a1)和第二低压水道进水口(b1)设置于一级活塞(2)的轴向运动范围内，高压水道进水口(c1)设置于一级活塞(2)的轴向运动范围上游；

涡轮涡杆机构与二级活塞(3)机械连接。

3.根据权利要求2所述的多通道双活塞机械-水力复合造穴钻具，其特征在于，按水流流向，第一低压水道进水口(a1)位于第二低压水道进水口(b1)的上游。

4.根据权利要求2或3所述的多通道双活塞机械-水力复合造穴钻具，其特征在于，一级活塞(2)和二级活塞(3)间设置一级弹簧(4)；

二级活塞(3)与涡轮涡杆机构间设置二级弹簧(6)。

5.根据权利要求2或3所述的多通道双活塞机械-水力复合造穴钻具，其特征在于，所述的扩孔翼片(8)嵌设射流水道(81)，通水销轴(9)连通射流水道(81)与高压水道(c)。

6.根据权利要求1-3任一所述的多通道双活塞机械-水力复合造穴钻具，其特征在于，所述的涡轮涡杆机构包括螺杆(5)；

所述的螺杆(5)一端设置螺杆第一外螺纹(51)，螺杆(5)的另一端设置螺杆第二外螺纹(52)，螺杆第一外螺纹(51)与活塞机械连接；

螺杆第二外螺纹(52)与扩孔翼片(8)根部设置的螺纹啮合。

7.根据权利要求6所述的多通道双活塞机械-水力复合造穴钻具，其特征在于，在所述活塞与扩孔翼片(8)之间的管体(1)内壁上设置限位环(14)，限位环(14)处设置推力球轴承(7)，螺杆(5)穿过推力球轴承(7)设置。

8.根据权利要求1-3任一所述的多通道双活塞机械-水力复合造穴钻具，其特征在于，所述管体(1)的一端设置第一接口(11)，用于连接钻杆；

管体(1)的另一端设置第二接口(12)，用于连接钻头。

9.一种多通道双活塞机械-水力复合造穴方法，其特征在于，采用权利要求1-8任一权利要求所述的多通道双活塞机械-水力复合造穴钻具进行造穴。

10.根据权利要求9所述的多通道双活塞机械-水力复合造穴方法，其特征在于，包括：

第一步：非造穴段正常钻进时，水流压力不高于2MPa，水流通过第一低压水道(a)和第二低压水道(b)流向钻头供钻头冷却及冲孔，高压水道(c)辅助冲孔；

第二步：钻进到预定射流水道段，开启机械造穴，调整水流压力于2～5MPa，不包含5的端点值，扩孔翼片(8)逐渐打开；

第三步：机械-水力复合造穴，水流压力达到5MPa后，扩孔翼片(8)打开至最大，一级活塞(2)将第一低压水道(a)和第二低压水道(b)封堵，水流通过高压水道(c)导致水压迅速上升，实现扩孔翼片(8)的到位报信，开启射流冲孔(81)造穴。