CN106894764A - 一种钻头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钻头，包括钻头本体，钻头本体的第一端包括叶轮，以及与钻头本体的第一端相对的第二端相连的切片。其中，钻头本体包括设置在钻头本体的第二端的盲孔，本体的外周壁上还开设有多个过流孔，并且各过流孔与盲孔相连通。本发明的钻头利用流体作用来实现钻头钻压及扭矩的施加，从而使得生产石油微细井眼得以实现。

Description

一种钻头
技术领域
本发明涉及一种石油井下工具，特别涉及一种钻头。
背景技术
钻头是石油钻井中生产井眼的常用工具，在现有技术中，钻头通常连接在钻柱底部，通过钻柱提供旋转扭矩以及压力，实现对地层岩石的切削，从而形成井眼。当井眼尺寸小到一定尺寸，并且井眼深度达到一定尺寸后，钻柱由于屈曲，无法传递扭矩钻压，因而常规钻头及其使用方法无法满足微细井眼(井眼直径小于20mm)钻井的需求。鉴于此，虽然目前石油钻井用的各种类型、规格尺寸的钻头品类众多，但却没有用于微细井眼钻井的钻头。
发明内容
本发明针对现有技术的不足之处，提出了一种钻头。
根据本发明提供的一种钻头，包括：钻头本体，钻头本体的第一端包括叶轮，以及与钻头本体的第一端相对的第二端相连的切片。其中，钻头本体包括设置在钻头本体的第二端的盲孔，本体的外周壁上还开设有多个过流孔，并且各过流孔与盲孔相连通。
根据本发明提供的钻头，该钻头摒弃了现有技术中的钻具采用电动机传递扭矩并实现钻压的方式，而是采用了流体驱动叶轮而使钻头发生自旋转的方式实现对钻头扭矩及钻压的施加，从而使得生产石油微细井眼得以实现。在本发明的钻头的使用过程中，钻头本体的第一端与外部管道相连，由外部管道中的流体驱动钻头本体的第一端的叶轮发生转动，当流体由过流面积较大的外部管道的内腔流动到过流面积较小的过流孔和盲孔时，使钻头本体产生节流压差，在此节流压差的作用下带动切片转动，使切片对与其所接触的地层岩石进行钻压，从而达到切削接触地层岩石的效果。
在一些实施方案中，钻头本体为周向上设置有圆台的柱形体，并且各过流孔和叶轮位于圆台的同一侧。该圆台用于与外部管道相连，同时该圆台将钻头本体分隔成两个部分，从而使位于圆台的同一侧的设置有各过流孔和叶轮的部分隔置在外部管道内，从而保证流体最大限度地流入过流孔，有效地保证了钻头的正常工作。
在一些实施方案中，圆台处设置有用于与外部管道相连的扣接环，外部管道位于扣接环与圆台之间。该扣接环可保证钻头本体的圆台与外部管道的连接，例如扣接环与外部管道通过螺纹进行连接，从而有效地避免了钻头本体与外部管道的脱开。
在一些实施方案中，外部管道与圆台之间还设置有密封件。该密封件用于对钻头本体与外部管道之间进行密封，保证流体只能通过外部管道流入钻头本体上的过流孔，并由盲孔流出。
在一些实施方案中，各所述过流孔均匀分布在钻头本体的外周壁上。均匀分布的过流孔使在过流孔处产生的压力更均匀，从而使钻头的工作更平稳。
在一些实施方案中，盲孔的中心轴与钻头本体的中心轴重合，各过流孔的中心轴与盲孔的中心轴的夹角为锐角。通过这种设置，流体更容易进入过流孔并产生较大的压力，从而可提高钻头的工作效率。优选地，各过流孔的中心轴与盲孔的中心轴的夹角相同，该方案可在提升钻头工作效率的同时保证其工作的平稳性。
在一些实施方案中，在叶轮与过流孔之间形成有锥台。该锥台为流体提供了更平稳顺畅的流通路径，有利于流体流动的稳定性，从而提高钻头工作的平稳性。
在一些实施方案中，钻头本体的第二端还包括固定槽，切片位于固定槽内。该固定槽有利于切片的固定和更换。
在一些实施方案中，切片的固定端与圆台的侧壁相接触。在该方案中，切片延伸到圆台的侧壁，在一定程度上提高了切片的刚度，使其在旋转的同时不易发生折断，另外，该设置也提高了钻头的结构的紧凑性和美观性。
与现有技术相比，本发明的钻头利用流体作用来实现钻头钻压及扭矩的施加，从而使得生产石油微细井眼得以实现。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：
图1是根据本发明的钻头的结构的剖视图；
图2是根据本发明的钻头本体的结构示意图；
图3是图2所示的钻头本体的剖视图；
图4是根据本发明的钻头的工作原理示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
这里所介绍的细节是示例性的，并仅用来对本发明的实施例进行例证性讨论，它们的存在是为了提供被认为是对本发明的原理和概念方面的最有用和最易理解的描述。关于这一点，这里并没有试图对本发明的结构细节作超出于基本理解本发明所需的程度的介绍，本领域的技术人员通过说明书及其附图可以清楚地理解如何在实践中实施本发明的几种形式。
图1显示了根据本发明提供的一种钻头100的结构示意图。该钻头100包括钻头本体10，钻头本体10的第一端包括叶轮14，以及与钻头本体10的第一端相对的第二端相连的切片30。其中，钻头本体10包括设置在钻头本体10的第二端的盲孔11，钻头本体10的外周壁上还开设有多个过流孔12，并且各过流孔12与盲孔11相连通。
根据本发明提供的钻头100，该钻头100摒弃了现有技术中的钻具采用电动机传递扭矩并实现钻压的方式，而是采用了流体驱动叶轮14而使钻头100发生自旋转的方式实现对钻头扭矩及钻压的施加，从而使得生产石油微细井眼得以实现。结合图4所示，在本发明的钻头100的使用过程中，钻头本体10的第一端与外部管道200相连，由外部管道200中的流体驱动钻头本体10的第一端的叶轮14发生转动，当流体由过流面积较大的外部管道200的内腔流动到过流面积较小的过流孔12和盲孔11时，使钻头本体10产生节流压差，在此节流压差的作用下带动切片30转动，使切片30对与其所接触的地层岩石进行钻压，从而达到切削接触地层岩石的效果。
根据本发明，如图2所示，钻头本体10为周向上设置有圆台17的柱形体，并且各过流孔12和叶轮14位于圆台17的同一侧。该圆台17用于与外部管道200相连，同时该圆台17将钻头本体10分隔成两个部分，从而使位于圆台17的同一侧的设置有各过流孔12和叶轮14的部分隔置在外部管道200内，从而保证流体最大限度地流入过流孔12，有效地保证了钻头100的正常工作。
在如图1所示的实施例中，圆台17处设置有用于与外部管道200相连的扣接环20，外部管道200位于扣接环20与圆台17之间。该扣接环20可保证钻头本体10的圆台17与外部管道200的连接，例如扣接环20与外部管道200通过螺纹进行连接，从而有效地避免了钻头本体10与外部管道200的脱开。
优选地，外部管道200与圆台17之间还设置有密封件13。该密封件13用于对钻头本体10与外部管道200之间进行密封，保证流体只能通过外部管道200流入钻头本体10上的过流孔12，并由盲孔流出11。
根据本发明，如图2所示，各所述过流孔12均匀分布在钻头本体10的外周壁上。均匀分布的过流孔12使在过流孔12处产生的压力更均匀，从而使钻头100的工作更平稳。
在如图3所示的实施例中，盲孔11的中心轴与钻头本体10的中心轴重合，各过流孔12的中心轴与盲孔11的中心轴的夹角为锐角。通过这种设置，流体更容易进入过流孔12并产生较大的压力，从而可提高钻头100的工作效率。优选地，各过流孔12的中心轴与盲孔11的中心轴的夹角相同，该方案可在提升钻100头工作效率的同时保证其工作的平稳性。
回到图2，根据本发明，在叶轮14与过流孔12之间还形成有锥台16。该锥台16为流体提供了更平稳顺畅的流通路径，有利于流体流动的稳定性，从而提高钻头100工作的平稳性。
此外，钻头本体10的第二端还包括固定槽15，切片30位于固定槽15内。该固定槽15有利于切片30的固定和更换。
优选地，切片30的固定端与圆台17的侧壁相接触。在该方案中，切片30延伸到圆台17的侧壁，在一定程度上提高了切片30的刚度，使其在旋转的同时不易发生折断，另外，该设置也提高了钻头100的结构的紧凑性和美观性。
应注意的是，前面所述的例子仅以解释为目的，而不能认为是限制了本发明。虽然已经根据示例性实施例对本发明进行了描述，然而应当理解，这里使用的是描述性和说明性的语言，而不是限制性的语言。在当前所述的和修改的所附权利要求的范围内，在不脱离本发明的范围和精神的范围中，可以对本发明进行改变。尽管这里已经根据特定的方式、材料和实施例对本发明进行了描述，但本发明并不仅限于这里公开的细节；相反，本发明可扩展到例如在所附权利要求的范围内的所有等同功能的结构、方法和应用。

Claims (10)

1.一种钻头，包括：
钻头本体，所述钻头本体的第一端包括叶轮，以及
与所述钻头本体的第一端相对的第二端相连的切片，
其中，所述钻头本体包括设置在所述钻头本体的第二端的盲孔，所述本体的外周壁上还开设有多个过流孔，并且各所述过流孔与所述盲孔相连通。
2.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，所述钻头本体为周向上设置有圆台的柱形体，并且各所述过流孔和所述叶轮位于所述圆台的同一侧。
3.根据权利要求2所述的钻头，其特征在于，所述圆台处设置有用于与外部管道相连的扣接环，所述外部管道位于所述扣接环与所述圆台之间。
4.根据权利要求3所述的钻头，其特征在于，所述外部管道与所述圆台之间还设置有密封件。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的钻头，其特征在于，各所述过流孔均匀分布在所述钻头本体的外周壁上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的钻头，其特征在于，所述盲孔的中心轴与所述钻头本体的中心轴重合，各所述过流孔的中心轴与所述盲孔的中心轴的夹角为锐角。
7.根据权利要求6所述的钻头，其特征在于，各所述过流孔的中心轴与所述盲孔的中心轴的夹角相同。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的钻头，其特征在于，在所述叶轮与所述过流孔之间形成有锥台。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的钻头，其特征在于，所述钻头本体的第二端还包括固定槽，所述切片位于所述固定槽内。
10.根据权利要求9所述的钻头，其特征在于，所述切片的固定端与所述圆台的侧壁相接触。
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