CN105317378A - 水压钻井钻头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水压钻井钻头，包括钻头外套、缸体、活塞轴、封套、冲击头底座、冲击头和刀头；钻头外套连接于具有高压水流的硬水管底端，缸体设置在钻头外套里面，且缸体与钻头外套之间采用活塞环密封；缸体上钻有进水孔和出水孔；活塞轴设置在缸体里面，活塞轴上钻有进水孔B，且活塞轴上设有两个活塞，两个活塞上分别采用活塞环密封，活塞轴的中间钻有轴出水孔；冲击头底座通过插销固定在活塞轴的前端，三个可以张开的冲击头连接在冲击头底座上；刀头连接在所述的冲击头上；封套设置在活塞轴靠近冲击头底座的一端上，本发明可以减化钻井设备，降低制造成本，无需钻井液，减少污染。

Description

水压钻井钻头

技术领域

本发明涉及一种钻井设备，特别是一种生产周期相对较短的水压钻井钻头。

背景技术

以往钻井设备主要靠旋转系统，装在钻台井口上的转盘，转动时，通过方钻杆带动钻柱和钻头旋转钻进。钻柱需要承受相当大的扭矩，所以钻柱需要制作的又粗又厚又重，钻柱消耗了大量的能量。并且钻井过程中需要使用大量的钻井液，清洁井底，携带岩屑；冷却和润滑钻头及钻柱；防止井塌等，但钻井液中存在大量的污染物质，对环境造成污染，处理成本高。因此，有必要提供一种解决上述技术问题的水压钻井钻头。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种水压钻井钻头，结构简单、功率传输过程中损耗小、没有污染，其生产周期相对较短，成本较低，可以大大提高钻井效率与效益。

上述的目的是通过以下技术方案实现的：

一种水压钻井钻头，包括钻头外套、缸体、活塞轴、封套、冲击头底座、冲击头和刀头；其特征在于，所述的钻头外套连接于具有高压水流的硬水管底端，所述的缸体设置在所述的钻头外套里面，且所述的缸体与所述的钻头外套之间采用活塞环密封；所述的缸体上钻有进水孔和出水孔；所述的活塞轴设置在所述的缸体里面，所述的活塞轴上钻有进水孔，且活塞轴上设有两个活塞，所述的两个活塞上分别采用活塞环密封，活塞轴的中间钻有轴出水孔；所述的冲击头底座通过插销固定在所述的活塞轴的前端，三个可以张开的冲击头连接在所述的冲击头底座上；所述的刀头连接在所述的冲击头上；所述的封套设置在所述的活塞轴靠近所述的冲击头底座的一端上。此外，在所述的活塞轴上的两个活塞之间设置有沿着活塞轴轴向方向的金属密封囊A，所述的封套与靠近封套的活塞之间设置有沿着活塞轴轴向方向的金属密封囊B,金属密封囊A与金属密封囊B具有一定的弹性。

作为优选，在所述的冲击头底座上设有磁铁孔，所述的磁铁孔里面装有磁铁。

作为进一步限定，所述的缸体与活塞轴之间设置有水仓A和水仓B，所述的水仓A设置在靠近金属密封囊A侧，所述的水仓B设置在所述的靠近金属密封囊B侧。

为了降低成本，在满足要求的前提下，增加刀头的寿命，所述的刀头由高强度合金钢制成。

为了给水压钻头提供强有力的动力，该水压钻井钻头采用高压水做为钻头冲击的动力。

为了方便连接与拆卸，以便于维修和维护，所述的钻头外套与具有高压水流的硬水管底端采用螺纹连接。

此外，该水压钻井钻头还包括提放孔和提放螺丝，所述的提放孔设置在所述的缸体远离冲击头底座的一端，所述的提放螺丝设置在所述的提放孔内。

为了使刀头可以呈合适的角度张开，所述的刀头通过可旋转的连接轴连接在所述的冲击头底座上。

一种水压钻井系统，其特征在于，其包括如权利要求1-9任一项所述的一种水压钻井钻头、硬水管、密封盖、钢丝、软水管和水泵。

本发明的有益之处在于：可以减化钻井设备，降低制造成本，无需钻井液，减少污染。

附图说明

以下附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明的水压钻井钻头的一个具体实施的示意图；

图2是图1中水压钻井钻头结构示意图；

图3是图1中水压钻井钻头回缩结构解剖图；

图4是图1中水压钻井钻头冲击结构解剖图；

图5是图2中水压钻井钻头活塞轴与活塞立体图；

图6是图2中水压钻井钻头缸体立体图；

其中附图标记的含义：1-钻头，2-硬水管，3-水泵，6钢丝，7-密封盖，8-软水管，9-地面，21-钻头外套，22-缸体，23-进水孔A，24-出水孔，25-活塞A，26-活塞B，27-活塞环A，28-活塞环B，29-活塞环C，30-金属密封囊A，31-金属密封囊B，32-水仓A,33水仓B,34-封套，35-进水孔B，41-活塞轴，42-轴出水口，50-冲击头，51-冲击头底座，52-刀头。53-磁铁，54-磁铁孔，55-连接轴，56-提放孔，57-提放螺丝，60-插销，61-活塞槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1-6所示，一种水压钻井钻头1，包括钻头外套21、缸体22、活塞轴41、封套34、冲击头底座51、冲击头50和刀头52；钻头外套21连接于具有高压水流的硬水管2的底端，缸体22设置在钻头外套21里面，且缸体22与钻头外套21之间采用活塞环C29密封；缸体22上钻有进水孔A23和出水孔24；活塞轴41设置在的缸体22里面，活塞轴41上钻有进水孔B35，且活塞轴41上设有两个活塞，活塞A和活塞B，活塞A和活塞B上分别采用活塞环A、活塞环B密封，活塞轴41的中间钻有出水孔24；冲击头底座51连接在活塞轴41的前端，三个可以张开的冲击头50连接在冲击头底座51上；刀头52连接在冲击头50上；封套34设置在活塞轴41靠近冲击头底座51的一端上。此外，在活塞轴41上的活塞A25、活塞B26之间设置有沿着活塞轴41轴向方向的金属密封囊A30，封套34与靠近封套34的活塞B26之间设置有沿着活塞轴41轴向方向的金属密封囊B31。

本实施例中，冲击头底座51上设有磁铁孔54，磁铁孔54里面装有磁铁53；缸体22与活塞轴41之间设置有水仓A32和水仓B33，水仓A32设置在靠近金属密封囊A30侧，水仓B33设置在靠近金属密封囊B31侧。

为了降低成本，在满足要求的前提下，增加刀头52的寿命，刀头52由高强度合金钢制成。

为了给水压钻头提供强有力的动力，该水压钻井钻头1采用高压水做为钻头冲击的动力。

为了方便连接与拆卸，以便于维修和维护，钻头外套21与具有高压水流的硬水管2底端采用螺纹连接。

此外，该水压钻井钻头1还包括提放孔56和提放螺丝57，提放孔56设置在缸体22远离冲击头底座51的一端，提放螺丝57设置在提放孔56内。

为了使刀头52可以呈合适的角度张开，刀头52通过可旋转的连接轴55连接在冲击头底座51上。

一种水压钻井系统，其特征在于，其包括本实施例所述的一种水压钻井钻头1、硬水管2、钢丝6、密封盖7、软水管8和水泵3。

在使用水压钻井钻头1时，参照图1，本发明水压钻井钻头1，钻头外套21连接于连通高压水流的硬水管2的底端。钻井时，将钻头1从硬水管2内放入，钻井时硬水管2随着钻头1一起下行，硬水管2起着防止井塌，与地面9配合起固井作用。钻井完成或钻头1要维修时，通过连接于提放螺丝57上的钢丝6，将钻头1提出来维修或更换。钻井完成后，提出钻头直接往硬水管2内放入水井管，并提出硬水管2即可。

在水压钻井钻头1工作时，高压水流通过进水孔23通过进水孔35进入水仓B33，水流给活塞右边加压，推动活塞B26沿活塞轴41回缩，同时水仓A32内的水经出水孔24通过轴出水孔42从钻头前端喷出。

参照图2，活塞行程走过出水孔24时，金属密封囊A30有一定的弹性。活塞轴41继续回缩，当水仓A32与进水口23连通时，水流给活塞左边加压，活塞轴41向前冲击，水仓B33内的水通过出水孔24经过轴出水孔42从钻头前端喷出。同样，由于金属密封囊B31有一定的弹性，活塞轴41向前冲时，经过出水孔24后，活塞轴41还冲击一段距离，直到水仓B33与进水口23连通，则进行下一轮的回缩冲击。

从钻头前端喷出的水流，将钻井产生的泥沙，推开，水流泥沙顺着硬水管反回井口。

冲击头50一边有一定的斜度，钻头1冲击时可以自行旋转，冲击头底座51与冲击头50经插销或者可旋转的轴连接。

冲击头底座51上设有磁铁孔54，里面装有磁铁53，由于磁铁53的吸力，可以使钻井时冲击头50处开张开状态，可以钻出的井的直径大于硬水管2的直径。而钻头1要抽出时，用力往上提冲击头50又可以合并缩小。

以上所述仅为本发明的优选实施实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水压钻井钻头，包括钻头外套、缸体、活塞轴、封套、冲击头底座、冲击头和刀头；其特征在于，所述的钻头外套连接于具有高压水流的硬水管底端，所述的缸体设置在所述的钻头外套里面，且所述的缸体与所述的钻头外套之间采用活塞环密封；所述的缸体上钻有进水孔A和出水孔；所述的活塞轴设置在所述的缸体里面，所述的活塞轴上钻有进水孔B，且活塞轴上设有两个活塞，所述的两个活塞上分别采用活塞环密封，活塞轴的中间钻有出水孔；所述的冲击头底座通过插销固定在所述的活塞轴的前端，三个能够张开的冲击头连接在所述的冲击头底座上；所述的刀头连接在所述的冲击头上；所述的封套设置在所述的活塞轴靠近所述的冲击头底座的一端上。

2.根据权利要求1所述的一种水压钻井钻头，其特征在于，所述的活塞轴上的两个活塞之间设置有沿着活塞轴轴向方向的金属密封囊A，所述的封套与靠近封套的活塞之间设置有沿着活塞轴轴向方向的金属密封囊B。

3.根据权利要求2所述的一种水压钻井钻头，其特征在于，所述的冲击头底座上设有磁铁孔，所述的磁铁孔里面装有磁铁。

4.根据权利要求3所述的一种水压钻井钻头，其特征在于，所述的缸体与活塞轴之间设置有水仓A和水仓B，所述的水仓A设置在靠近金属密封囊A侧，所述的水仓B设置在所述的靠近金属密封囊B侧。

5.根据权利要求1所述的一种水压钻井钻头，其特征在于，所述的刀头由高强度合金钢制成。

6.根据权利要求1所述的一种水压钻井钻头，其特征在于，该水压钻井钻头采用高压水做为钻头冲击的动力。

7.根据权利要求1所述的一种水压钻井钻头，其特征在于，所述的钻头外套与具有高压水流的硬水管底端采用螺纹连接。

8.根据权利要求1所述的一种水压钻井钻头，其特征在于，该水压钻井钻头还包括提放孔和提放螺丝，所述的提放孔设置在所述的缸体远离冲击头底座的一端，所述的提放螺丝设置在所述的提放孔内。

9.根据权利要求1所述的一种水压钻井钻头，其特征在于，所述的冲击头通过可旋转的连接轴连接在所述的冲击头底座上。

10.一种水压钻井系统，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的一种水压钻井钻头、硬水管、密封盖钢丝、软水管和水泵。