新型旋流式反循环钻头的结构设计

李柏军，宗绪永

（核工业二四〇研究所，辽宁 沈阳110032）

1 引言

传统无引射结构的反循环钻头避免了加拿大、澳大利亚等国家研制的反循环钻头不能连续采取柱状岩心等不足之处，配合贯通式潜孔锤实现反循环连续取心钻进，进尺与取心同步进行，有效地解决了岩心卡堵和大口径排屑难的问题。目前应用的第二代反循环连续取心钻头在第一代结构基础上增加一级引射装置，改善了反循环形成质量以及钻头体性能，钻进效率和取心效果得到了提高。

目前的反循环钻头，是根据引射器原理，将钻头底喷孔设计为引射器的喷嘴，设计合理的钻头底部结构，使其较好地构成混合室与扩散室。由于底喷孔数量为多个，形成多喷嘴引射结构，经过潜孔锤后的压缩空气进入喷嘴产生高速射流，对周围流体产生卷吸效应，对外环间隙构成抽吸，多个喷嘴随钻头不断旋转，故在孔底形成环状负压区，气体被导流到贯通孔内后压力恢复，这样将有助于反循环的形成。但现有结构在使用过程中仍存在反循环形成不彻底、钻头易断裂、大直径钻头反循环形成困难和岩心卡堵、能耗高等问题。

空气反循环连续取心钻进技术，因具有高效、节能、对复杂地形适应性强等诸多优点，得到了广泛应用。随着其应用领域的拓展，钻遇地层条件的复杂性对冲击反循环钻头有了新的要求，其结构在不断更新改进，工作效率直接影响钻进效率和经济效益（图1）。……