[发明专利]钻杆动力头装置、循环装置及钻机

说明书

本发明提供了一种钻杆动力头装置、循环装置及钻机，该钻杆动力头装置包括动力机构和循环装置；循环装置包括：中心管，其安装于动力机构，该动力机构能够驱动中心管旋转；内管，其设于中心管内，内管与中心管之间设有第一环空，内管的上端与中心管的内壁密封配合；进气管，其与第一环空连通；在中心管的下端连接正循环钻杆的情况下，内管的中心孔与正循环钻杆的中心孔连通；在中心管的下端和内管的下端，连接反循环钻杆的情况下，第一环空与反循环钻杆的钻杆环空连通，并且内管的中心孔与反循环钻杆的内管中心孔连通。通过本发明，解决了复杂岩性区同一口井需更换不同的钻机，所带来的钻井成孔难的技术问题，实现了一体式正反循环钻机。

技术领域

本发明涉及钻井装备的领域，尤其涉及一种钻杆动力头装置、循环装置及钻机。

背景技术

一些油田所在的盆地勘探丰度逐年增高，勘探范围逐渐扩大，向周边区域辐射。一些盆地处于高纬度地区，冬季极寒，最冷在-40℃以下，地表75％为火山岩覆盖区，多期次火山喷发影响及风化、剥蚀、流水侵蚀等作用，起伏变化大，存在冲沟和河谷。表层岩性多样化，以不同类型火山熔岩、流沙、含沙砾石、较大砾石、胶泥为主。

一些盆地表层岩性结构纵、横向变化比较复杂，一口井内存在多种岩性交互层，一种钻机或钻具无法单独完成钻进工作，无法适应多种复杂地层钻进。同时，在流沙区、砾石区钻进达到设计井深，提杆后井壁坍塌，无法成井。造成地震钻井进尺难、成孔难、下药难的“三难”局面。

一些盆地地表岩性纵向和横向均变化剧烈，相临井的岩性结构差异大，难以预测每口井的岩性结构，钻机类型的合理匹配难以实现，使用原有装置在大杨树盆地地震勘探钻井作业过程中，完成一口地震钻井需采用多部不同功能钻机接续进行钻井作业。

遇到胶泥层、砾石层、流沙层和火山熔岩层交互的地层，钻井钻进时，相应地层岩性对应使用常规水钻、反循环钻机和跟管钻机钻进。常规水钻打完胶泥层后，地下岩性如果是砾石、流沙层或火山熔岩，常规水钻无法继续钻进，需更换反循环钻机或跟管钻机在原有井口接续钻进。在常规水钻提杆离开井口后，接续钻进的钻机需要立起钻机井架来“对井口”，确保接续钻机钻杆中心线与井孔中心线在垂直方向保持一致。

针对同一口井不同岩性，使用不同功能钻机进行钻进作业，增加了钻机配备数量和钻井工地钻机调用的等待时间，延长了单井完井时间，严重影响施工效率，增加钻井直接成本和间接成本支出；冬季施工由于大雪影响，一些盆地地表属丘陵地貌，接续钻机“对井口”的过程到点难，而且，存在较大的安全隐患。

由于一些盆地地表岩性的多样性和复杂性，同一口井纵向出现多种岩性，不同岩性要相应采用不同的钻具，钻井过程中更换钻具需进行“对井口”操作，增大了高寒区复杂岩性钻井成孔的难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种钻杆动力头装置、循环装置及钻机，以解决复杂岩性区同一口井需更换不同的钻机，所带来的钻井成孔难的技术问题。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种钻杆动力头装置，包括动力机构和循环装置；所述循环装置包括：

中心管，其安装于所述动力机构，所述动力机构能够驱动所述中心管旋转；

内管，其设于所述中心管内，所述内管与所述中心管之间设有第一环空，所述内管的上端与所述中心管的内壁密封配合；

进气管，其与所述第一环空连通；

在所述中心管的下端连接正循环钻杆的情况下，所述内管的中心孔与所述正循环钻杆的中心孔连通；

在所述中心管的下端和所述内管的下端，连接反循环钻杆的情况下，所述第一环空与所述反循环钻杆的钻杆环空连通，并且所述内管的中心孔与所述反循环钻杆的内管中心孔连通。

在优选的实施方式中，所述内管与中心管之间悬浮连接。