CN104100206A - 一种带稳定器钻头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带稳定器钻头，主要用以天然气、石油钻探等领域，它包括接头体（1）和钻头体（12），它还包括活塞总成（3）和稳定器结构，活塞总成（3）配合连接在接头体（1）的内壁上，稳定器结构中的杠杆支承（10）下端轴向支撑在钻头体（12）的凹槽内，杠杆（5）通过销钉固定在杠杆支承（10）上端，杠杆（5）的一端顶在活塞总成（3）上，杠杆（5）的另一端顶在滚柱支承（6）上，活塞体（9）通过螺纹连接固定在接头体（1）的侧壁内，滚柱支承（6）后端安装有一滚柱（8），滚柱支承（6）与活塞体（9）之间设置有弹簧B(7)。本发明的有益效果是：它具有避免井斜、使用寿命长、成本低的优点。

Description

一种带稳定器钻头

技术领域

本发明涉及用于石油天然气钻探工程、地质钻探、隧道工程、非开挖等技术设备领域的一种带稳定器钻头。

背景技术

随着我国钻井工程的快速发展，对钻头的要求越来越高，特别是在钻探深井、超深井的硬地层中存在许多问题，钻头在钻进的过程中由于与井壁之间始终存在着间隙，在直井段很容易出现井斜；在钻井中，由于地质的软硬程度和地层倾角的存在，出现井眼的倾斜，水平段由于钻头平躺于井壁，不易控制钻井方向，降低了钻井的质量。由于钻头与井壁间的间隙存在，钻头是悬空的状态，极易发生振动冲击现象，使得钻头不能够平稳的钻进，造成钻头切削齿的先期破坏，降低了钻头的使用寿命。

发明内容

本发明的目的为解决在钻进的过程中钻头与井壁之间存在着间隙，导致打直井和水平井时出现的井斜现象，以及钻头的振动带来的钻头非正常失效，特提供一种效率高、成本低和钻井井身质量高的带稳定器钻头。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种带稳定器钻头，它包括接头体和钻头体，接头体与钻头体之间采用螺纹进行连接，并通过焊接进行固定，它还包括活塞总成和稳定器结构，所述的活塞总成配合连接在接头体的内壁上，且活塞总成将接头体内部分隔为上腔和下腔，活塞总成下端连接有一弹簧C，所述的弹簧C下端卡在钻头体内部的凹槽中，所述的稳定器结构包括滚柱、滚柱支承、杠杆、杠杆支承、弹簧B、活塞体，所述的杠杆支承为中空结构，杠杆支承与接头体下部内壁配合连接，且杠杆支承下端轴向支撑在钻头体的凹槽内，所述的杠杆中心位置通过销钉固定在杠杆支承上端，杠杆的一端顶在活塞总成上，杠杆的另一端顶在滚柱支承前端上，所述的活塞体通过螺纹连接固定连接在接头体的侧壁内，所述的滚柱支承后端穿过活塞体，且在滚柱支承后端轴向开设有一通孔，通孔内安装有一滚柱，所述的滚柱支承外端与活塞体内端有台肩，所述的弹簧B套在滚柱支承上，且弹簧B的一端抵在滚柱支承的台肩上，弹簧B的另一端顶在活塞体内。

所述的活塞总成由单向阀、活塞、弹簧A、弹簧座组成，所述的活塞为中空结构，活塞下端通过螺纹连接有一弹簧座，活塞上端配合连接有一单向阀，单向阀内轴向开设有一傍通通道，所述的弹簧A卡在单向阀的凹槽和弹簧座的凹槽之间。

所述的弹簧座上表面上开设有周向分布的四个通孔。

所述的杠杆的一端顶在活塞总成的弹簧座上。

本发明具有以下优点：本发明的钻头与现有技术相比，（1）避免井斜：带稳定器钻头在钻井的过程中，会使钻头周边的滚柱等距伸出，紧贴井壁，钻头稳定地固定于井眼中心，有效的避免井斜的发生，提高井身质量；（2）延长钻头使用寿命：滚柱紧贴井壁后，有利于避免和消减钻头钻进时产生的振动，避免切削齿破坏，提高钻头使用寿命，提高钻井效率，减小起下钻次数，降低钻井成本。

附图说明

图1为本发明的带稳定器钻头的结构示意图；

图2为本发明的活塞总成放大图；

图中，1-接头体，2-上腔，3-活塞总成，4-下腔，5-杠杆，6-滚柱支承，7-弹簧B，8-滚柱，9-活塞体，10-杠杆支承，11-弹簧C，12-钻头体，13-旁通通道，14-单向阀，15-活塞，16-弹簧A，17-弹簧座。 

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：

如图1所示，一种带稳定器钻头，它包括接头体1和钻头体12，接头体1与钻头体12之间采用螺纹进行连接，并通过焊接进行固定，其特征在于：它还包括活塞总成3和稳定器结构，所述的活塞总成3配合连接在接头体1的内壁上，且活塞总成3将接头体1内部分隔为上腔2和下腔4，活塞总成3下端连接有一弹簧C11，所述的弹簧C11下端卡在钻头体12内部的凹槽中，所述的稳定器结构包括滚柱8、滚柱支承6、杠杆5、杠杆支承10、弹簧B7、活塞体9，所述的杠杆支承10为中空结构，杠杆支承10与接头体1下部内壁配合连接，且杠杆支承10下端轴向支撑在钻头体12的凹槽内，所述的杠杆5中心位置通过销钉固定在杠杆支承10上端，杠杆5的一端顶在活塞总成3上，杠杆5的另一端顶在滚柱支承6前端上，所述的活塞体9通过螺纹连接固定在接头体1的侧壁内，所述的滚柱支承6后端穿过活塞体9，且在滚柱支承6后端轴向开设有一通孔，通孔内安装有一滚柱8，所述的滚柱支承6外端与活塞体9内端有台肩，所述的弹簧B7套在滚柱支承6上，且弹簧B7的一端抵在滚柱支承6的台肩上，弹簧B7的另一端顶在活塞体9内。

如图2所示，所述的活塞总成3由单向阀14、活塞15、弹簧A16、弹簧座17组成，所述的活塞15为中空结构，活塞15下端通过螺纹连接有一弹簧座17，活塞15上端配合连接有一单向阀14，单向阀14内轴向开设有一傍通通道13，所述的弹簧A16卡在单向阀14的凹槽和弹簧座17的凹槽之间。所述的弹簧座17上表面上开设有周向分布的四个通孔。所述的杠杆5的一端顶在活塞总成的弹簧座17上，活塞总成3通过杠杆5和弹簧C11支撑在接头体1内。本实施例中，所述的滚柱8、滚柱支承6、杠杆5、弹簧B7、活塞体9为至少三个，且周向均匀分布，这样使滚柱8受力均匀，避免钻进出现歪斜现象。

本发明的工作过程如下：钻进时，由于旁通通道13孔径小，不能及时排出钻井液，钻头在上腔2形成压力，在压力的作用下，活塞总成3向下运动，压迫杠杆5做旋转运动，并推动滚柱支承6径向移动，从而使滚柱8与井壁接触。滚柱8到位后，钻井液压强不断升高，并推开单向阀14，在活塞总成3的上腔2和下腔4形成基本稳定的压强差，单只滚柱8所获得的推力为，式中为活塞总成3的有效面积，为活塞总成3上、下腔的压强差，为钻头的滚柱数，滚柱支承6等距伸出一定位移量，使钻头始终处于井眼中心。

当起、下钻时，钻井液压力消失，钻头内各部件在弹簧A16和弹簧C11的作用下恢复到初始位置，滚柱8在弹簧B7的作用下退回，当滚柱8退回到初始位置时，滚柱8与井壁产生间隙，方便钻头的起、下钻，井眼环形空间和钻头内的空腔可通过单向阀14上的旁通通道13连通。

钻井时的初始工作状况：

（1）、钻井液的泵压是从0开始逐渐升到工作压强的。

（2）、压强升高可分为三个阶段：

a、压强为，此段的压强形成的推力F小于弹簧A16、弹簧B7、弹簧C11所形成的弹簧力，即，此时钻井液从旁通通道13流进。

b、压强为，,此段由于旁通通道13的孔太小，压强逐渐升高到此阶段作用在活塞15上的力克服弹簧B7和弹簧C11弹簧力，活塞总成向下移动，通过杠杆5推动滚柱支承6向外移动，但此时的泥浆压力不能推动单向阀14打开。

c、压强为，当滚柱8顶住井壁后，压强继续升高，压强作用在单向阀14上的推力大于弹簧A16的力时，单向阀14向下移动，逐渐打开单向阀缺口，钻井液排量（流过旁通通道13和单向阀缺口）逐渐增多。当=弹簧A弹簧力时，此时就达到了一个平衡,钻井液就可顺畅的排出钻头，且钻头不会出现歪斜，因而避免了井斜。 

Claims (4)

1.一种带稳定器钻头，它包括接头体（1）和钻头体（12），接头体（1）与钻头体（12）之间采用螺纹进行连接，并通过焊接进行固定，其特征在于：它还包括活塞总成（3）和稳定器结构，所述的活塞总成（3）配合连接在接头体（1）的内壁上，且活塞总成（3）将接头体（1）内部分隔为上腔（2）和下腔（4），活塞总成（3）下端连接有一弹簧C（11），所述的弹簧C（11）下端卡在钻头体（12）内部的凹槽中，所述的稳定器结构包括滚柱(8)、滚柱支承（6）、杠杆（5）、杠杆支承（10）、弹簧B（7）、活塞体（9），所述的杠杆支承（10）为中空结构，杠杆支承（10）与接头体（1）下部内壁配合连接，且杠杆支承（10）下端轴向支撑在钻头体（12）的凹槽内，所述的杠杆（5）中心位置通过销钉固定在杠杆支承（10）上端，杠杆（5）的一端顶在活塞总成（3）上，杠杆（5）的另一端顶在滚柱支承（6）前端上，所述的活塞体（9）通过螺纹连接固定在接头体（1）的侧壁内，所述的滚柱支承（6）后端穿过活塞体（9），且在滚柱支承（6）后端轴向开设有一通孔，通孔内安装有一滚柱（8），所述的滚柱支承（6）外端与活塞体（9）内端有台肩，所述的弹簧B（7）套在滚柱支承（6）上，且弹簧B（7）的一端抵在滚柱支承（6）的台肩上，弹簧B（7）的另一端顶在活塞体（9）内。

2.根据权利要求1所述的一种带稳定器钻头，其特征在于：所述的活塞总成（3）由单向阀（14）、活塞（15）、弹簧A（16）、弹簧座(17)组成，所述的活塞(15)为中空结构，活塞(15)下端通过螺纹连接有一弹簧座(17)，活塞(15)上端配合连接有一单向阀(14)，单向阀（14）内轴向开设有一傍通通道（13），所述的弹簧A（16）卡在单向阀（14）的凹槽和弹簧座（17）的凹槽之间。

3.根据权利要求1所述的一种带稳定器钻头，其特征在于：所述的弹簧座（17）上表面上开设有周向分布的四个通孔。

4.根据权利要求1所述的一种带稳定器钻头，其特征在于：所述的杠杆（5）的一端顶在活塞总成的弹簧座（17）上。