CN107654195B - 复合冲击滚动自调式pdc钻头 - Google Patents

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Abstract

本发明属于石油钻井领域，特别涉及一种复合冲击滚动自调式PDC钻头，包括钻头体、密封压紧螺母、液压推动装置、冲击滚珠、活塞杆、冲击滚珠限位套等，冲击滚动装置外套设置在钻头刀翼内部，密封压紧螺母安装在冲击滚动装置外套内部，液压推动装置设置在密封压紧螺母的下部，活塞杆分别与液压推动装置和冲击滚珠连接，冲击滚珠设置在冲击滚珠限位套内部，冲击滚珠安装在每个钻头刀翼底部，能够实现钻头的冲击作用，控制钻头切入地层深度，降低钻头与地层之间摩擦阻力，提高PDC钻头对地层的适应能力和钻进效率。

Description

复合冲击滚动自调式PDC钻头
技术领域
本发明涉及一种复合冲击滚动自调式PDC钻头，属于石油钻井领域。
背景技术
在石油钻井过程中，由于所钻地层的岩性不同，岩石组成结构不同，因此岩石具有不同软硬程度，导致钻井过程中钻头钻遇的地层岩石软硬不均，在传统PDC钻头钻进地层时，由于地层的软硬交替，钻头在从一种地层进入另一种地层的过程中，钻头会受到较大的冲击力，并且还可能由于切入地层太深扭矩变大而导致钻头制动，导致钻头非正常磨损甚至造成钻井设备的损坏，严重影响了油气钻井的效率和效益。
针对以上问题提出了一种复合冲击滚动自调式PDC钻头，该钻头能够实现钻头的冲击作用，调节钻头切入地层深度，同时通过滚珠的滚动，可减小钻头与地层之间摩擦力，以提高PDC钻头对地层的适应能力和钻进效率，从根本上扩大PDC钻头的适应范围，延长钻头使用寿命，降低钻井成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种能够实现钻头冲击作用，控制钻头切入地层深度，降低钻头与地层之间摩擦阻力，提高PDC钻头对地层的适应能力和钻进效率的复合冲击滚动自调式PDC钻头。
本发明所述的复合冲击滚动自调式PDC钻头，包括钻头体、密封压紧螺母、液压推动装置、冲击滚珠、切削齿、钻头内流道、液压推动装置输入流道、钻头刀翼、冲击滚动装置外套、活塞杆、冲击滚珠限位套。钻头刀翼设置在钻头体下部，冲击滚动装置外套设置在钻头刀翼内部，通过螺纹与钻头刀翼连接，密封压紧螺母通过螺纹安装在冲击滚动装置外套内部，可密封高压钻井液并且压紧下部的液压推动装置，液压推动装置安装在密封压紧螺母的下部，液压推动装置可在钻井液压力下，将内部的液压轴压出，实现液压推动装置对下部活塞杆的推动，液压推动装置输入流道一端连接液压推动装置，另一端连接钻头内流道，钻井液可通过液压推动装置输入流道将钻井液压力传递至液压推动装置，活塞杆上部与液压推动装置的液压轴连接，活塞杆下部与冲击滚珠连接，活塞杆行程的可调范围为0.3mm-8mm。冲击滚珠限位套设置在冲击滚动装置外套下部，两者通过锥形扣连接，冲击滚珠限位套外侧与钻头刀翼通过螺纹连接，冲击滚珠限位套这种双螺纹结构，可有效固定冲击滚珠限位套，防止冲击滚珠限位套从钻头刀翼内部脱落，冲击滚珠设置在冲击滚珠限位套内部，冲击滚珠限位套最下部内径小于冲击滚珠直径，可防止冲击滚珠的脱落，冲击滚珠可在冲击滚珠限位套内自由旋转滚动，在钻井过程中，在冲击滚珠的滚动旋转作用下，可减小钻头与地层的摩擦力，同时利用钻井液压力，在液动推动装置的作用下，通过活塞杆的推动作用，实现冲击滚珠对地层的冲击，有效的提高了PDC钻头对地层的适应能力和钻进效率，冲击滚珠安装在每个钻头刀翼底部，冲击滚珠与前方切削齿之间的距离为5mm-80mm。
本发明的有益效果是：实现钻头的复合冲击滚动，利用冲击滚珠的冲击，实现钻头的冲击作用，同时控制钻头切入地层深度，利用冲击滚珠的滚动，降低钻头与地层之间摩擦阻力，提高PDC钻头对地层的适应能力和钻进效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的仰视结构示意图。
图中：1、钻头体2、密封压紧螺母3、液压推动装置4、冲击滚珠5、切削齿6、钻头内流道7、液压推动装置输入流道8、钻头刀翼9、冲击滚动装置外套10、活塞杆11、冲击滚珠限位套。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述：
如图1所示，本发明所述的复合冲击滚动自调式PDC钻头，包括钻头体1、密封压紧螺母2、液压推动装置3、冲击滚珠4、切削齿5、钻头内流道6、液压推动装置输入流道7、钻头刀翼8、冲击滚动装置外套9、活塞杆10、冲击滚珠限位套11。钻头刀翼8设置在钻头体1下部，冲击滚动装置外套9设置在钻头刀翼8内部，冲击滚动装置外套9通过螺纹与钻头刀翼8连接，密封压紧螺母2通过螺纹安装在冲击滚动装置外套9内部，可密封高压钻井液并且压紧下部的液压推动装置3，液压推动装置3设置在密封压紧螺母2的下部，液压推动装置3可在钻井液压力下，将内部的液压轴推出，实现液压推动装置3对下部活塞杆10的推动，液压推动装置输入流道7一端连接液压推动装置3，另一端连接钻头内流道6，可通过液压推动装置输入流道7将钻井液压力传递至液压推动装置3，活塞杆10上部与液压推动装置3的液压轴连接，下部与冲击滚珠4连接，活塞杆10行程的可调范围为0.3mm-8mm。冲击滚珠限位套11设置在冲击滚动装置外套9下部，两者通过锥形扣连接，冲击滚珠限位套11外侧与钻头刀翼8通过螺纹连接，冲击滚珠限位套11这种双螺纹结构，可有效固定冲击滚珠限位套11，防止冲击滚珠限位套11从钻头刀翼8内部脱落，冲击滚珠4设置在冲击滚珠限位套11内部，冲击滚珠限位套11最下部内径小于冲击滚珠4的直径，可防止冲击滚珠4脱落，冲击滚珠4可在冲击滚珠限位套11内自由旋转滚动，在钻井过程中，利用冲击滚珠4的滚动旋转作用，可减小钻头与地层的摩擦力，同时利用钻井液压力，在液动推动装置2的作用下，通过活塞杆10的推动作用，实现冲击滚珠4对地层的冲击，有效的提高了PDC钻头对地层的适应能力和钻进效率。
如图2所示，冲击滚珠4安装在每个钻头刀翼8底部，冲击滚珠4与前方切削齿5之间距离L为5mm-80mm。

Claims (2)

1.一种复合冲击滚动自调式PDC钻头，其特征在于：包括钻头体(1)、密封压紧螺母(2)、液压推动装置(3)、冲击滚珠(4)、切削齿(5)、钻头内流道(6)、液压推动装置输入流道(7)、钻头刀翼(8)、冲击滚动装置外套(9)、活塞杆(10)、冲击滚珠限位套(11)，钻头刀翼(8)设置在钻头体(1)下部，冲击滚动装置外套(9)设置在钻头刀翼(8)内部，冲击滚动装置外套(9)通过螺纹与钻头刀翼(8)连接，密封压紧螺母(2)通过螺纹安装在冲击滚动装置外套(9)内部，可密封高压钻井液并且压紧下部的液压推动装置(3)，液压推动装置(3)设置在密封压紧螺母(2)的下部，液压推动装置(3)可在钻井液压力下，将内部的液压轴推出，实现液压推动装置(3)对下部活塞杆(10)的推动，液压推动装置输入流道(7)一端连接液压推动装置(3)，另一端连接钻头内流道(6)，可通过液压推动装置输入流道(7)将钻井液压力传递至液压推动装置(3)，活塞杆(10)上部与液压推动装置(3)的液压轴连接，下部与冲击滚珠(4)连接，活塞杆(10)行程的可调范围为0.3mm-8mm，冲击滚珠限位套(11)设置在冲击滚动装置外套(9)下部，两者通过锥形扣连接，冲击滚珠限位套(11)外侧与钻头刀翼(8)通过螺纹连接，冲击滚珠限位套(11)这种双螺纹结构，可有效固定冲击滚珠限位套(11)，防止冲击滚珠限位套(11)从钻头刀翼(8)内部脱落，冲击滚珠(4)设置在冲击滚珠限位套(11)内部，冲击滚珠限位套(11)最下部内径小于冲击滚珠(4)的直径，可防止冲击滚珠(4)脱落，冲击滚珠(4)可在冲击滚珠限位套(11)内自由旋转滚动，在钻井过程中，利用冲击滚珠(4)的滚动旋转作用，可减小钻头与地层的摩擦力，同时利用钻井液压力，在液压推动装置(3)的作用下，通过活塞杆(10)的推动作用，实现冲击滚珠(4)对地层的冲击，有效提高PDC钻头对地层的适应能力和钻进效率。
2.根据权利要求1所述的复合冲击滚动自调式PDC钻头，其特征在于：冲击滚珠(4)安装在每个钻头刀翼(8)底部，冲击滚珠(4)与前方切削齿(5)之间距离L为5mm-80mm。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111411898B (zh) * 2020-05-28 2023-06-09 西南石油大学 一种复合钻头
CN112832687B (zh) * 2021-02-25 2023-04-11 辽宁石油化工大学 一种能够调节切削深度的智能钻头及其工作原理

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6253864B1 (en) * 1998-08-10 2001-07-03 David R. Hall Percussive shearing drill bit
CA2380520A1 (en) * 2001-05-11 2002-11-11 United Diamond Ltd. Rotational impact drill assembly
WO2011035051A2 (en) * 2009-09-16 2011-03-24 Baker Hughes Incorporated External, divorced pdc bearing assemblies for hybrid drill bits
CN202659149U (zh) * 2012-05-18 2013-01-09 西南石油大学 一种具有冲击切削结构的盘式复合钻头
CN104563891A (zh) * 2015-01-23 2015-04-29 山东国岳金刚石制品有限公司 柔性自减震钻头
CN105275402A (zh) * 2015-11-12 2016-01-27 中国石油大学(华东) 粒子射流冲击破岩钻头
CN105649539A (zh) * 2016-04-05 2016-06-08 武汉亿斯达工具有限公司 破碎锤复合切削pdc钻头
CN206174873U (zh) * 2016-11-25 2017-05-17 西南石油大学 一种具有转向轮盘的复合钻头
CN106761388A (zh) * 2017-03-04 2017-05-31 蒋培丽 旋转冲击式钻井工具
CN107313720A (zh) * 2017-08-14 2017-11-03 四川弘毅智慧知识产权运营有限公司 一种内冲击破碎式pdc复合钻头
CN207393123U (zh) * 2017-11-13 2018-05-22 中国石油大学(华东) 复合冲击滚动自调式pdc钻头

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6253864B1 (en) * 1998-08-10 2001-07-03 David R. Hall Percussive shearing drill bit
CA2380520A1 (en) * 2001-05-11 2002-11-11 United Diamond Ltd. Rotational impact drill assembly
WO2011035051A2 (en) * 2009-09-16 2011-03-24 Baker Hughes Incorporated External, divorced pdc bearing assemblies for hybrid drill bits
CN202659149U (zh) * 2012-05-18 2013-01-09 西南石油大学 一种具有冲击切削结构的盘式复合钻头
CN104563891A (zh) * 2015-01-23 2015-04-29 山东国岳金刚石制品有限公司 柔性自减震钻头
CN105275402A (zh) * 2015-11-12 2016-01-27 中国石油大学(华东) 粒子射流冲击破岩钻头
CN105649539A (zh) * 2016-04-05 2016-06-08 武汉亿斯达工具有限公司 破碎锤复合切削pdc钻头
CN206174873U (zh) * 2016-11-25 2017-05-17 西南石油大学 一种具有转向轮盘的复合钻头
CN106761388A (zh) * 2017-03-04 2017-05-31 蒋培丽 旋转冲击式钻井工具
CN107313720A (zh) * 2017-08-14 2017-11-03 四川弘毅智慧知识产权运营有限公司 一种内冲击破碎式pdc复合钻头
CN207393123U (zh) * 2017-11-13 2018-05-22 中国石油大学(华东) 复合冲击滚动自调式pdc钻头

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