【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钻进设备，具体的，涉及一种钻井工具及钻井方法。
技术介绍
1、钻井，是利用机械设备或人力从地面将地层钻成孔眼的工作。通常指勘探或开发石油、天然气等液态和气态矿产而钻凿井眼及大直径供水井的工程。钻井在国民经济建设中的应用极为广泛。我国油(气)田广泛使用转盘钻钻井。主要钻井设备有井架、操作平台、柴油机、钻机、钻具、泥浆泵、发电机和测试装备以及燃料油罐、锅炉等。
2、随着国内浅层油气资源的不断枯竭，油气勘探和开发开始向深层油气资源转移，随着地层深度的增大，地层内的岩石硬度及钻井破岩难度不断增大，因此，需要通过钻井工具，对深部地层的岩石进行破岩。相关技术中，经检索，现有专利(公告号：cn105672884b)公开的一种钻并工具及其钻并方法。该钻井工具结构简单，可以实现钻柱内外环空的连通与隔离，可以实现小排量钻井，大排量洗井，利用水力加压功能提高钻压，通过提高钻井的机械钻速来提高钻井效率。
3、而在传统的钻井作业中，由于钻头的压力仅由钻铤的重力提供，因此受到钻铤重力的限制，钻头的钻压往往比较小，且仅通过单一的旋转磨削或冲击进行钻孔，从而使得传统的钻井工具对深层的岩石进行破岩耗费时间较长，效率较低。
4、鉴于此，本专利技术提出一种钻井工具及钻井方法。
技术实现思路
1、本专利技术提出一种钻井工具及钻井方法，解决了相关技术中的，在传统的钻井作业中，钻头的钻压往往比较小，且仅通过单一的旋转磨削或冲击进行钻孔，从而使得传统的钻井工具对深层的岩石进行破
2、本专利技术的技术方案如下：一种钻井工具，包括：安装架和贯穿设置于所述安装架内侧的空心棱柱，所述安装架上设置有驱动装置，用于对所述空心棱柱进行旋转运动；
3、所述空心棱柱底部可拆式固接有钻井杆，所述钻井杆和所述空心棱柱内部分别套设有拼接定位筒和顶部定位筒，所述拼接定位筒底端与所述顶部定位筒顶端相拼接，所述拼接定位筒底端固接有定位轴；
4、所述钻井杆底部设置有钻头机构，所述钻头机构包括复合钻头、通过紧固螺栓固接于所述钻井杆外壁上的固接套管以及用于对所述复合钻头进行安装的空心套管，所述空心套管顶部设置有与所述定位轴相配合的环形阶梯，所述空心套管与所述固接套管之间设置有冲击组件，在所述钻井杆随着空心棱柱进行旋转的过程中，所述空心套管能够带动复合钻头进行旋转并上下往复拨动。
5、优选的，所述拼接定位筒和顶部定位筒外壁均向外凸起设置有限位环，所述拼接定位筒和顶部定位筒内壁均开设有供所述限位环进行滑动的环形槽。
6、优选的，所述冲击组件包括滑动套设于所述固接套管内侧的升降套，所述升降套与所述空心套管相固接，所述升降套外壁环形阵列式固接有若干个导向板，所述固接套管内侧开设有供所述导向板进行滑动的导向槽，所述升降套顶端固接有限位筒，所述钻井杆底部开设有筒腔，所述限位筒延伸至所述筒腔内部并与其滑动连接，所述升降套顶端与所述钻井杆底端之间连接有复位弹簧。
7、优选的，所述复合钻头包括钻头主体，所述钻头主体外侧设置有若干个喷水管，所述钻头主体顶部固定连通有空心螺纹筒，所述空心螺纹筒通过螺纹可拆式连接于所述空心套管内部。
8、优选的，所述空心棱柱底部固接有插接筒，所述钻井杆顶部开设有供所述插接筒进行插设的插接腔，所述插接筒与所述插接腔之间通过螺栓固接。
9、优选的，所述顶部定位筒底端固接有若干个限位插柱，所述拼接定位筒底端开设有若干个供所述限位插柱进行插设的限位插孔。
10、优选的，所述驱动装置包括固定安装于所述安装架底部的电机，所述电机输出轴转动贯穿于所述安装架内部并固接有主动齿轮，所述主动齿轮一侧啮合连接有被动齿轮，所述被动齿轮转动连接于所述安装架顶端。
11、优选的，所述空心棱柱贯穿于所述被动齿轮内部，且所述空心棱柱与所述被动齿轮滑动贴合连接。
12、优选的，所述顶部定位筒顶端为封口状态，且所述顶部定位筒顶端固接有吊环，所述顶部定位筒上侧外壁固定连通有注水管。
13、一种钻井方法，包括以下步骤：
14、步骤一、通过紧固螺栓将固接套管固接于钻井杆下侧外壁，将空心螺纹筒拧紧于空心套管内部，完成对钻头机构在钻井杆底部的安装；
15、步骤二、在进行钻孔工作时，启动电机，电机通过其输出轴带动主动齿轮进行转动，主动齿轮带动被动齿轮进行转动，被动齿轮带动空心棱柱进行转动，进而能够通过空心棱柱带动钻井杆进行转动，使得钻井杆能够对钻头机构进行转动，通过钻头机构上的复合钻头对地基进行旋转式钻孔；
16、步骤三、在通过驱动装置对空心棱柱进行旋转的过程中，外部起吊设备通过吊环对顶部定位筒进行悬吊，且需要说明的是，在空心棱柱和钻井杆在进行旋转的过程中，顶部定位筒处于被悬吊的状态，且顶部定位筒自身不会发生旋转，而在限位插柱和限位插孔的作用下，将限位插柱插接于所述限位插孔内部，使得拼接定位筒与顶部定位筒相同，均不会发生旋转运动，而在限位环的作用下，顶部定位筒与空心棱柱之间、拼接定位筒与钻井杆之间在竖直方向上均不会发生错动；
17、步骤四、在钻井杆带动固接套管转动的过程中，在导向槽与导向板的作用下，固接套管带动升降套进行旋转，升降套带动空心套管进行转动，空心套管带动环形阶梯进行转动，由于拼接定位筒与钻井杆在竖直方向上位置保持不变，使得定位轴与钻井杆在竖直方向上位置保持不变，使得环形阶梯在转动时，在与定位轴的配合下，能够带动空心套管进行上下往复拨动，带动限位筒在筒腔内部上下拨动，带动导向板在导向槽进行往复滑动，从而使得复合钻头能够上下往复对地基进行冲击式破碎钻孔；
18、步骤五、随着钻头机构不断进行钻孔工作，空心棱柱与钻井杆位置不断下移，空心棱柱在被动齿轮内侧进行下滑，当空心棱柱与钻井杆的总长度不足以支撑继续钻孔时，通过外部起吊设备对顶部定位筒进行提升，对空心棱柱和钻井杆进行分离，并在空心棱柱与钻井杆之间加装钻杆。
19、本专利技术的工作原理及有益效果为：
20、本专利技术中，在钻井杆带动固接套管转动的过程中，在导向槽与导向板的作用下，固接套管带动升降套进行旋转，升降套带动空心套管进行转动，空心套管带动环形阶梯进行转动，由于拼接定位筒与钻井杆在竖直方向上位置保持不变，使得定位轴与钻井杆在竖直方向上位置保持不变，使得环形阶梯在转动时，在与定位轴的配合下，能够带动空心套管进行上下往复拨动，带动限位筒在筒腔内部上下拨动，带动导向板在导向槽进行往复滑动，利用与盾构机类似的原理，使得复合钻头能够上下往复对地基进行冲击式破碎，利用冲压方式先降低岩石强度，接着复合钻头又能在上下往复冲击的同时进行旋转刮削破岩，大大提高钻井效率。
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1.一种钻井工具，包括：安装架(1)和贯穿设置于所述安装架(1)内侧的空心棱柱(3)，其特征在于，所述安装架(1)上设置有驱动装置(2)，用于对所述空心棱柱(3)进行旋转运动；
2.根据权利要求1所述的一种钻井工具，其特征在于，所述拼接定位筒(7)和顶部定位筒(5)外壁均向外凸起设置有限位环(9)，所述拼接定位筒(7)和顶部定位筒(5)内壁均开设有供所述限位环(9)进行滑动的环形槽。
3.根据权利要求2所述的一种钻井工具，其特征在于，所述冲击组件(66)包括滑动套设于所述固接套管(62)内侧的升降套(663)，所述升降套(663)与所述空心套管(63)相固接，所述升降套(663)外壁环形阵列式固接有若干个导向板(662)，所述固接套管(62)内侧开设有供所述导向板(662)进行滑动的导向槽(661)，所述升降套(663)顶端固接有限位筒(666)，所述钻井杆(4)底部开设有筒腔(664)，所述限位筒(666)延伸至所述筒腔(664)内部并与其滑动连接，所述升降套(663)顶端与所述钻井杆(4)底端之间连接有复位弹簧(665)。
4.根据权利要求
5.根据权利要求4所述的一种钻井工具，其特征在于，所述空心棱柱(3)底部固接有插接筒(31)，所述钻井杆(4)顶部开设有供所述插接筒(31)进行插设的插接腔(41)，所述插接筒(31)与所述插接腔(41)之间通过螺栓固接。
6.根据权利要求5所述的一种钻井工具，其特征在于，所述顶部定位筒(5)底端固接有若干个限位插柱(53)，所述拼接定位筒(7)底端开设有若干个供所述限位插柱(53)进行插设的限位插孔(71)。
7.根据权利要求6所述的一种钻井工具，其特征在于，所述驱动装置(2)包括固定安装于所述安装架(1)底部的电机(22)，所述电机(22)输出轴转动贯穿于所述安装架(1)内部并固接有主动齿轮(21)，所述主动齿轮(21)一侧啮合连接有被动齿轮(23)，所述被动齿轮(23)转动连接于所述安装架(1)顶端。
8.根据权利要求7所述的一种钻井工具，其特征在于，所述空心棱柱(3)贯穿于所述被动齿轮(23)内部，且所述空心棱柱(3)与所述被动齿轮(23)滑动贴合连接。
9.根据权利要求8所述的一种钻井工具，其特征在于，所述顶部定位筒(5)顶端为封口状态，且所述顶部定位筒(5)顶端固接有吊环(51)，所述顶部定位筒(5)上侧外壁固定连通有注水管(52)。
10.一种钻井方法，使用如权利要求1-9中任一种钻井工具，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种钻井工具，包括：安装架(1)和贯穿设置于所述安装架(1)内侧的空心棱柱(3)，其特征在于，所述安装架(1)上设置有驱动装置(2)，用于对所述空心棱柱(3)进行旋转运动；
2.根据权利要求1所述的一种钻井工具，其特征在于，所述拼接定位筒(7)和顶部定位筒(5)外壁均向外凸起设置有限位环(9)，所述拼接定位筒(7)和顶部定位筒(5)内壁均开设有供所述限位环(9)进行滑动的环形槽。
3.根据权利要求2所述的一种钻井工具，其特征在于，所述冲击组件(66)包括滑动套设于所述固接套管(62)内侧的升降套(663)，所述升降套(663)与所述空心套管(63)相固接，所述升降套(663)外壁环形阵列式固接有若干个导向板(662)，所述固接套管(62)内侧开设有供所述导向板(662)进行滑动的导向槽(661)，所述升降套(663)顶端固接有限位筒(666)，所述钻井杆(4)底部开设有筒腔(664)，所述限位筒(666)延伸至所述筒腔(664)内部并与其滑动连接，所述升降套(663)顶端与所述钻井杆(4)底端之间连接有复位弹簧(665)。
4.根据权利要求3所述的一种钻井工具，其特征在于，所述复合钻头(61)包括钻头主体(612)，所述钻头主体(612)外侧设置有若干个喷水管(613)，所述钻头主体(612)顶部固定连通有空心螺纹筒(611)，所述空心螺纹筒(611)通过螺纹可拆式连接于所述空心套...
【专利技术属性】
技术研发人员：王韶伟，王瑞，郭强，吴垚垒，张岳，周博，张勇，赵瑞红，
申请(专利权)人：山西潞安金源煤层气开发有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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