CN112096308B - 一种用于pdc钻头的缓冲瞬时减压短节 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于PDC钻头的缓冲瞬时减压短节，包括：减压键槽本体、缓冲弹簧、缓冲减压键本体、止退压盖,止退压盖通过螺纹与减压键槽本体链接，将缓冲减压键本体限制于减压短节内；减压键本体与减压键槽本体经两端弹簧固定销弹簧连接。在PDC钻头切削井底岩石过程中，因PDC钻头切削地层因粘滑效应以及地层不均质性，PDC复合片与井底岩石之间发生冲击，PDC复合片以次将冲击传至钻头、减压键槽本体、缓冲弹簧以及缓冲减压键本体，缓冲弹簧被压缩，在减压键槽底部顺时针降低坡度滑道的作用下，减压键槽本体以及钻头得以瞬时短距离上移降低钻压，大幅降低PDC复合片因高压冲击导致的崩损。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气钻探领域,尤其涉及一种用于PDC钻头的缓冲瞬时减压短节。
背景技术
随着浅部油气藏的勘探开发步入中后期、深井、超深井的需求逐渐增加。而在深部钻进过程中，钻遇复杂难钻地层比例逐年增大。由于PDC钻头的粘滑效应，造成PDC钻头复合片崩损，失效快，寿命短，机械钻速低，这极大限制了PDC钻头的使用范围和提高深井钻井成本。为了解决这个问题，国内外研发了旋扭冲击器、360钻头等来提高钻头单只进尺。旋扭冲击器的工作原理为通过内部独特的流道结构，将钻井液的流体能量转换成周向的、高频的、均匀稳定的周向机械冲击力，并直接传递给PDC钻头，以消除PDC钻头粘滑问题。360钻头其原理为其复合片在破岩的过程中能够旋转，使复合片的周围均能参与破岩，提高PDC复合片的利用率。扭力冲击器和360钻头均能不同程度的提高钻头单只进尺，提高机械钻速，缩短钻井周期。但扭力冲击器工作过程中存在失效、冲蚀、产生压力损耗等问题；360钻头复合片在切削井底岩石时，不具有缓冲装置，容易引起复合片的崩损，降低机械钻速。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于PDC钻头的缓冲瞬时减压短节，在PDC钻头破岩时，使PDC复合片与岩石之间周向的不均匀切削力变化幅度减小，以减缓复合片的崩损，提高机械钻速和单只进尺。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于PDC钻头的缓冲瞬时减压短节，包括减压键槽本体、缓冲弹簧、缓冲减压键本体、止退压盖，
圆柱状的减压键槽本体，底端车有下端内螺纹，顶端均车有上端内螺纹，下端内螺纹与钻头连接，减压键槽本体内部周向均匀车有三个结构相同的弧形减压键槽，每个减压键槽逆时针端车有弹簧固定销，每个减压键槽底部具有顺时针降低坡度的滑道；
缓冲减压键本体，底车周向均匀车有三个键，每个键底部顺时针端上下车有两个弹簧固定销，中部外侧车有止退台阶，顶部车有与上部钻具连接的螺纹；
缓冲弹簧，中心轴线与减压键槽横切面具有相同的曲率半径，两端通过固定销将减压键槽与缓冲减压键连接在一起；
止退压盖，为T形圆筒体，T形圆筒体的小圆筒体外设外螺纹，外螺纹与减压键槽本体的上端内螺纹连接，并通过底部台肩挡住缓冲减压键本体中部外侧的止退台阶将缓冲减压键本体限制于减压键槽本体内。
所述缓冲弹簧为3对，每个减压键槽上下并排两个。
本发明的有益效果是：能够在PDC钻头与井底岩石之间高速撞击时起到瞬时缓冲减压作用，减缓复合片的崩损。
附图说明
图1是本发明的用于PDC钻头的缓冲瞬时减压短节结构纵剖面示意图。
图2是横剖面示意图。
图中：1减压键槽本体、2缓冲弹簧、3缓冲减压键、4止退压盖。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1、2所示，本发明的用于PDC钻头的缓冲瞬时减压短节，包括减压键槽本体1、缓冲弹簧2、缓冲减压键本体3、止退压盖4；
圆柱状的减压键槽本体1，底端车有下端内螺纹1-3，顶端均车有上端内螺纹1-4，下端内螺纹1-3与钻头连接，减压键槽本体内部周向均匀车有三个结构相同的弧形减压键槽1-1，每个减压键槽逆时针端车有弹簧固定销1-2，每个减压键槽底部具有顺时针降低坡度的滑道；
缓冲减压键本体3，底车周向均匀车有三个键3-1，每个键底部顺时针端上下车有两个弹簧固定销3-2，中部外侧车有止退台阶，顶部车有与上部钻具连接的螺纹3-3；
缓冲弹簧2，中心轴线与减压键槽横切面具有相同的曲率半径，两端通过固定销3-2将减压键槽1-1与缓冲减压键3-1连接在一起；
止退压盖4，为T形圆筒体，T形圆筒体的小圆筒体外设外螺纹，外螺纹与减压键槽本体的上端内螺纹1-4连接，并通过底部台肩挡住缓冲减压键本体中部外侧的止退台阶将缓冲减压键本体3限制于减压键槽本体1内。
所述缓冲弹簧2为3对，每个减压键槽1-1上下并排两个。
本发明安装步骤：一、将缓冲弹簧一端置于减压键槽内固定销上；二、将缓冲减压键置于减压键槽内，底部顺时针端固定销嵌入缓冲弹簧另一端；三、将止退压盖与减压键槽本体上端螺纹连接。
本发明的短节安装在钻头与上部钻具之间，形成一个在PDC钻头破岩时能起到缓冲瞬时减压的机构。
具体地说，减压键槽本体下端通过螺纹与钻头连接在一起，上端通过螺纹与止退压盖连接，内部周向均匀车有3个减压键槽，其通过上下两排缓冲弹簧与缓冲减压键配合，减压键槽底部具有顺时针降低坡度。缓冲弹簧通过上下两排固定销于键槽内连接减压键槽和缓冲减压键。缓冲减压键下端与减压键槽接触，将钻压往下传递至减压键槽，进而传递至钻头；底部顺时针方向上通过两排缓冲弹簧与减压键槽配合。止退压盖通过螺纹与减压键槽本体上端连接，以阻止缓冲减压键从减压键槽本体内滑脱。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。
Claims (2)
1.一种用于PDC钻头的缓冲瞬时减压短节，其特征在于，包括减压键槽本体(1)、缓冲弹簧(2)、缓冲减压键本体(3)、止退压盖(4)，
圆柱状的减压键槽本体(1)，底端车有下端内螺纹(1-3)，顶端均车有上端内螺纹(1-4)，下端内螺纹(1-3)与钻头连接，减压键槽本体内部周向均匀车有三个结构相同的弧形减压键槽(1-1)，每个减压键槽逆时针端车有弹簧固定销(1-2)，每个减压键槽底部具有顺时针降低坡度的滑道；
缓冲减压键本体(3)，底端 周向均匀车有三个键(3-1)，每个键底部顺时针端上下车有两个弹簧固定销(3-2)，中部外侧车有止退台阶，顶部车有与上部钻具连接的螺纹(3-3)；
缓冲弹簧(2)，中心轴线与减压键槽横切面具有相同的曲率半径，两端通过固定销(3-2)将减压键槽(1-1)与缓冲减压键(3-1)连接在一起；
止退压盖(4)，为T形圆筒体，T形圆筒体的小圆筒体外设外螺纹，外螺纹与减压键槽本体的上端内螺纹(1-4)连接，并通过底部台肩挡住缓冲减压键本体中部外侧的止退台阶将缓冲减压键本体(3)限制于减压键槽本体(1)内。
2.根据权利要求1所述用于PDC钻头的缓冲瞬时减压短节，其特征在于，所述缓冲弹簧(2)为3对，每个减压键槽(1-1)上下并排两个。
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