CN114458162A - 一种抗扭转冲击气液双驱pdc钻头装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗扭转冲击气液双驱PDC钻头装置，包括钻头主体、钻齿装置、通道、喷孔、杂屑处理装置、导流装置，钻齿装置设置在钻头主体的顶部边缘，导流装置设置在钻头主体的内部且靠近杂屑处理装置的位置，连接轴的一端从喷孔穿过并延伸至其外部，破碎装置设置在连接轴的顶部，驱动装置设置在连接轴的底端，锥体的底部与连接轴的顶端固定连接，牛角破碎齿设置在锥体的表面，切碎齿设置在锥体的表面边缘，本发明涉及地质钻探设备技术领域。该抗扭转冲击气液双驱PDC钻头装置，达到了防杂屑黏粘的效果，可对钻头产生的泥沙、岩屑等杂质及时处理，减少出现黏粘的情况，减小了磨损，延长了设备的使用寿命，提高了工作效率及使用性能。
Description
技术领域
本发明涉及地质钻探设备技术领域，具体为一种抗扭转冲击气液双驱PDC钻头装置。
背景技术
PDC钻头是一种以人造聚晶金刚石复合片作为破岩元件的切削型钻头，PDC钻头是聚晶金刚石复合片钻头的简称，其在软到中等硬度的均质地层具有较高的钻进效率和使用寿命，是目前石油天然气钻井行业的主力钻头。随着石油勘探开发的不断深入，浅层、易开发油气资源逐年减少，在深部以及复杂地层条件下寻求油气资源已成为油气勘探开发的重要工作。钻头是进行石油钻井工作的重要工具之一，钻头是否适应岩石性质及其质量的好坏，在选用钻井工艺方面起着非常重要的作用。
目前，现有的PDC钻头结构过于简单，在钻探的过程中，大量的泥沙、岩屑和钻井液混合并附着到PDC钻头表面，形成黏附在一起的杂物沉积块，无法及时清理，使得钻头不够锋利，并加速钻头的磨损，不利用钻探，同时还会造成堵塞，使得钻井液不易排出，影响整个工作效率，降低了使用性能。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种抗扭转冲击气液双驱PDC钻头装置，解决了现有的PDC钻头结构过于简单，在钻探的过程中，大量的泥沙、岩屑和钻井液混合并附着到PDC钻头表面，形成黏附在一起的杂物沉积块，无法及时清理，使得钻头不够锋利，并加速钻头的磨损，不利用钻探，同时还会造成堵塞，使得钻井液不易排出，影响整个工作效率，降低了使用性能的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种抗扭转冲击气液双驱PDC钻头装置，包括钻头主体、钻齿装置、通道、喷孔、杂屑处理装置、导流装置，所述钻齿装置设置在钻头主体的顶部边缘，所述通道开设在钻头主体的内部中央位置，所述喷孔开设在钻头主体的表面顶部且靠近钻齿装置的位置，所述导流装置设置在钻头主体的内部且靠近杂屑处理装置的位置；
所述杂屑处理装置设有支架、连接轴、破碎装置、驱动装置，所述支架的端部与钻头主体的内部固定连接，所述连接轴转动连接在支架的表面中央位置，所述连接轴的一端从喷孔穿过并延伸至其外部，所述破碎装置设置在连接轴的顶部，所述驱动装置设置在连接轴的底端；
所述破碎装置设有锥体、牛角破碎齿、切碎齿，所述锥体的底部与连接轴的顶端固定连接，所述牛角破碎齿设置在锥体的表面，所述切碎齿设置在锥体的表面边缘，在通道的输送下，使得高压钻井液对驱动装置进行驱动，进而使得连接轴带动破碎装置转动，此时旋转中的牛角破碎齿、切碎齿将相邻两个杂屑处理装置之间黏附在一起的杂屑进行破碎，并在喷孔处喷出的高压钻井液，进行再次冲洗，减少出现黏粘的情况，进而减小磨损量，充分利用了自身钻井液流体的驱动，减少对动力的使用，安全可靠，提高了使用性能。
优选的，所述钻头主体的表面底部设置有连接槽体，所述钻头主体的表面底端且靠近连接槽体的位置开设有外螺纹，将整个装置通过外螺纹进行连接，并通过后连接槽体进行加固，可增大抗扭转冲击，使得自身强度高，并利用通道将高压钻井液输送，并从喷孔处喷出，利用流体压力，使得杂屑处理装置工作，对杂屑及时处理，整个装置可对钻头产生的泥沙、岩屑等杂质及时处理，减少出现黏粘的情况，减小了磨损，保证钻头的锋利，延长了设备的使用寿命，提高了工作效率及使用性能。
优选的，所述钻齿装置均匀分布在钻头主体的顶部，所述通道的端部与喷孔之间连通，所述钻头主体的内部开设有与破碎装置、驱动装置相适配的容腔。
优选的，所述钻齿装置设有蜗体凸起、平面、钻切齿，所述蜗体凸起的表面一侧与钻头主体的顶部固定连接，所述平面开设在蜗体凸起的表面一侧，所述钻切齿设置在蜗体凸起的表面边缘且位于平面的位置，利用外螺纹将整体进行连接后，形成初步固定，并通过连接槽体进行再次连接，并增加了主体的抗扭转性能，同时蜗体凸起的表面为弧形拱状，进一步增加了抗扭转冲击，可进行高强度的钻探，不易出现损坏的情况，安全可靠，提高了使用性能。
优选的，所述驱动装置设有驱动基体、曲面叶片、敲击装置，所述驱动基体的顶端与连接轴的底端固定连接，所述曲面叶片的表面边缘与驱动基体的表面固定连接，所述敲击装置设置在曲面叶片的表面中央位置。
优选的，所述曲面叶片均匀分布在驱动基体的表面，所述曲面叶片的表面从下往上逐渐增大。
优选的，所述敲击装置设有连接柱、弧形拉簧、实心敲击球，所述连接柱的表面一侧与曲面叶片的表面固定连接，所述弧形拉簧的一端与连接柱的内部固定连接，所述实心敲击球的表面一侧与弧形拉簧的一端固定连接，所述实心敲击球位于连接柱的端部，当高压钻井液输送时，会将曲面叶片进行冲击，并通过驱动基体将连接轴带动进行转动，同时在旋转时，受到离心力的作用，此时实心敲击球被甩出，并对弧形拉簧进行拉伸，随着不停的转动，实心敲击球会对弧形导流板进行敲击，使其产生震动，进油有助于后续的自清理，充分利用高压钻井液的冲击作为驱动力，并将结构联系在一起，实现了多种功能，安全可靠，提高了使用性能。
优选的，所述导流装置设有连接箍圈、弧形导流板，所述连接箍圈的表面与钻头主体的内部固定连接，所述弧形导流板的表面边缘一侧与连接箍圈的内壁固定连接，所述弧形导流板均匀分布在连接箍圈的内壁，利用均匀分布在连接箍圈的内壁的弧形导流板对钻井液的导流，进而进一步有助于对曲面叶片的冲击，进而获得较大的冲击力，有助于增大驱动力，使其转动顺畅，同时转动中受到离心力被甩出的实心敲击球对弧形导流板进行敲击，使其产生震动，并将震动传递给钻头主体，使其形成共振，进而将表面附着的杂屑脱落，不易出现黏粘的情况，进而实现了自清理，巧妙的将结构联系在一起，安全可靠，提高了使用性能。
(三)有益效果
本发明提供了一种抗扭转冲击气液双驱PDC钻头装置。具备以下有益效果：
(一)、该抗扭转冲击气液双驱PDC钻头装置，通过钻头主体、钻齿装置、通道、喷孔、杂屑处理装置、导流装置、连接槽体、外螺纹，将整个装置通过外螺纹进行连接，并通过后连接槽体进行加固，可增大抗扭转冲击，使得自身强度高，并利用通道将高压钻井液输送，并从喷孔处喷出，利用流体压力，使得杂屑处理装置工作，对杂屑及时处理，整个装置可对钻头产生的泥沙、岩屑等杂质及时处理，减少出现黏粘的情况，减小了磨损，保证钻头的锋利，延长了设备的使用寿命，提高了工作效率及使用性能。
(二)、该抗扭转冲击气液双驱PDC钻头装置，通过连接槽体、外螺纹、蜗体凸起、平面、钻切齿，利用外螺纹将整体进行连接后，形成初步固定，并通过连接槽体进行再次连接，并增加了主体的抗扭转性能，同时蜗体凸起的表面为弧形拱状，进一步增加了抗扭转冲击，可进行高强度的钻探，不易出现损坏的情况，安全可靠，提高了使用性能。
(三)、该抗扭转冲击气液双驱PDC钻头装置，通过支架、连接轴、破碎装置、驱动装置、锥体、牛角破碎齿、切碎齿，在通道的输送下，使得高压钻井液对驱动装置进行驱动，进而使得连接轴带动破碎装置转动，此时旋转中的牛角破碎齿、切碎齿将相邻两个杂屑处理装置之间黏附在一起的杂屑进行破碎，并在喷孔处喷出的高压钻井液，进行再次冲洗，减少出现黏粘的情况，进而减小磨损量，充分利用了自身钻井液流体的驱动，减少对动力的使用，安全可靠，提高了使用性能。
(四)、该抗扭转冲击气液双驱PDC钻头装置，通过弧形导流板、驱动基体、曲面叶片、敲击装置、连接柱、弧形拉簧、实心敲击球，当高压钻井液输送时，会将曲面叶片进行冲击，并通过驱动基体将连接轴带动进行转动，同时在旋转时，受到离心力的作用，此时实心敲击球被甩出，并对弧形拉簧进行拉伸，随着不停的转动，实心敲击球会对弧形导流板进行敲击，使其产生震动，进油有助于后续的自清理，充分利用高压钻井液的冲击作为驱动力，并将结构联系在一起，实现了多种功能，安全可靠，提高了使用性能。
(五)、该抗扭转冲击气液双驱PDC钻头装置，通过连接箍圈、弧形导流板，利用均匀分布在连接箍圈的内壁的弧形导流板对钻井液的导流，进而进一步有助于对曲面叶片的冲击，进而获得较大的冲击力，有助于增大驱动力，使其转动顺畅，同时转动中受到离心力被甩出的实心敲击球对弧形导流板进行敲击，使其产生震动，并将震动传递给钻头主体，使其形成共振，进而将表面附着的杂屑脱落，不易出现黏粘的情况，进而实现了自清理，巧妙的将结构联系在一起，安全可靠，提高了使用性能。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的内部结构示意图；
图3为本发明的杂屑处理装置结构示意图；
图4为本发明的破碎装置结构示意图；
图5为本发明的钻齿装置结构示意图；
图6为本发明的驱动装置结构示意图；
图7为本发明的敲击装置结构示意图；
图8为本发明的导流装置结构示意图。
图中：1钻头主体、2钻齿装置、3通道、4喷孔、5杂屑处理装置、6导流装置、7连接槽体、8外螺纹、21蜗体凸起、22平面、23钻切齿、51支架、52连接轴、53破碎装置、54驱动装置、531锥体、532牛角破碎齿、533切碎齿、541驱动基体、542曲面叶片、543敲击装置、5431连接柱、5432弧形拉簧、5433实心敲击球、61连接箍圈、62弧形导流板。
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。
实施案例一：
请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种抗扭转冲击气液双驱PDC钻头装置，包括钻头主体1、钻齿装置2、通道3、喷孔4、杂屑处理装置5、导流装置6，钻齿装置2设置在钻头主体1的顶部边缘，通道3开设在钻头主体1的内部中央位置，喷孔4开设在钻头主体1的表面顶部且靠近钻齿装置2的位置，导流装置6设置在钻头主体1的内部且靠近杂屑处理装置5的位置；
钻头主体1的表面底部设置有连接槽体7，钻头主体1的表面底端且靠近连接槽体7的位置开设有外螺纹8，将整个装置通过外螺纹8进行连接，并通过后连接槽体7进行加固，可增大抗扭转冲击，使得自身强度高，并利用通道3将高压钻井液输送，并从喷孔4处喷出，利用流体压力，使得杂屑处理装置5工作，对杂屑及时处理，整个装置可对钻头产生的泥沙、岩屑等杂质及时处理，减少出现黏粘的情况，减小了磨损，保证钻头的锋利，延长了设备的使用寿命，提高了工作效率及使用性能。
实施案例二：
钻齿装置2设有蜗体凸起21、平面22、钻切齿23，蜗体凸起21的表面一侧与钻头主体1的顶部固定连接，平面22开设在蜗体凸起21的表面一侧，钻切齿23设置在蜗体凸起21的表面边缘且位于平面22的位置，利用外螺纹8将整体进行连接后，形成初步固定，并通过连接槽体7进行再次连接，并增加了主体的抗扭转性能，同时蜗体凸起21的表面为弧形拱状，进一步增加了抗扭转冲击，可进行高强度的钻探，不易出现损坏的情况。
实施案例三：
杂屑处理装置5设有支架51、连接轴52、破碎装置53、驱动装置54，支架51的端部与钻头主体1的内部固定连接，连接轴52转动连接在支架51的表面中央位置，连接轴52的一端从喷孔4穿过并延伸至其外部，破碎装置53设置在连接轴52的顶部，驱动装置54设置在连接轴52的底端；
破碎装置53设有锥体531、牛角破碎齿532、切碎齿533，锥体531的底部与连接轴52的顶端固定连接，牛角破碎齿532设置在锥体531的表面，切碎齿533设置在锥体531的表面边缘，在通道3的输送下，使得高压钻井液对驱动装置54进行驱动，进而使得连接轴52带动破碎装置53转动，此时旋转中的牛角破碎齿532、切碎齿533将相邻两个杂屑处理装置5之间黏附在一起的杂屑进行破碎，并在喷孔4处喷出的高压钻井液，进行再次冲洗，减少出现黏粘的情况，进而减小磨损量。
驱动装置54设有驱动基体541、曲面叶片542、敲击装置543，驱动基体541的顶端与连接轴52的底端固定连接，曲面叶片542的表面边缘与驱动基体541的表面固定连接，敲击装置543设置在曲面叶片542的表面中央位置。
敲击装置543设有连接柱5431、弧形拉簧5432、实心敲击球5433，连接柱5431的表面一侧与曲面叶片542的表面固定连接，弧形拉簧5432的一端与连接柱5431的内部固定连接，实心敲击球5433的表面一侧与弧形拉簧5432的一端固定连接，实心敲击球5433位于连接柱5431的端部，当高压钻井液输送时，会将曲面叶片542进行冲击，并通过驱动基体541将连接轴52带动进行转动，同时在旋转时，受到离心力的作用，此时实心敲击球5433被甩出，并对弧形拉簧5432进行拉伸，随着不停的转动，实心敲击球5433会对弧形导流板62进行敲击，使其产生震动，进油有助于后续的自清理。
实施案例四：
导流装置6设有连接箍圈61、弧形导流板62，连接箍圈61的表面与钻头主体1的内部固定连接，弧形导流板62的表面边缘一侧与连接箍圈61的内壁固定连接，弧形导流板62均匀分布在连接箍圈61的内壁，利用均匀分布在连接箍圈61的内壁的弧形导流板62对钻井液的导流，进而进一步有助于对曲面叶片542的冲击，进而获得较大的冲击力，有助于增大驱动力，使其转动顺畅，同时转动中受到离心力被甩出的实心敲击球5433对弧形导流板62进行敲击，使其产生震动，并将震动传递给钻头主体1，使其形成共振，进而将表面附着的杂屑脱落，不易出现黏粘的情况，进而实现了自清理。
使用时，将整个装置通过外螺纹8进行连接，并通过后连接槽体7进行加固，利用外螺纹8将整体进行连接后，形成初步固定，并通过连接槽体7进行再次连接，并增加了主体的抗扭转性能，同时蜗体凸起21的表面为弧形拱状，进一步增加了抗扭转冲击，且在通道3的输送下，使得高压钻井液对驱动装置54进行驱动，进而使得连接轴52带动破碎装置53转动，此时旋转中的牛角破碎齿532、切碎齿533将相邻两个杂屑处理装置5之间黏附在一起的杂屑进行破碎，并在喷孔4处喷出的高压钻井液，进行再次冲洗，并且当高压钻井液输送时，会将曲面叶片542进行冲击，并通过驱动基体541将连接轴52带动进行转动，同时在旋转时，受到离心力的作用，此时实心敲击球5433被甩出，并对弧形拉簧5432进行拉伸，随着不停的转动，实心敲击球5433会对弧形导流板62进行敲击，使其产生震动，进油有助于后续的自清理，而且利用均匀分布在连接箍圈61的内壁的弧形导流板62对钻井液的导流，进而进一步有助于对曲面叶片542的冲击，进而获得较大的冲击力，有助于增大驱动力，使其转动顺畅，同时转动中受到离心力被甩出的实心敲击球5433对弧形导流板62进行敲击，使其产生震动，并将震动传递给钻头主体1，使其形成共振，进而将表面附着的杂屑脱落，不易出现黏粘的情况，进而实现了自清理，巧妙的将结构联系在一起，安全可靠，提高了使用性能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种抗扭转冲击气液双驱PDC钻头装置，包括钻头主体(1)、钻齿装置(2)、通道(3)、喷孔(4)、杂屑处理装置(5)、导流装置(6)，其特征在于：所述钻齿装置(2)设置在钻头主体(1)的顶部边缘，所述通道(3)开设在钻头主体(1)的内部中央位置，所述喷孔(4)开设在钻头主体(1)的表面顶部且靠近钻齿装置(2)的位置，所述导流装置(6)设置在钻头主体(1)的内部且靠近杂屑处理装置(5)的位置；
所述杂屑处理装置(5)设有支架(51)、连接轴(52)、破碎装置(53)、驱动装置(54)，所述支架(51)的端部与钻头主体(1)的内部固定连接，所述连接轴(52)转动连接在支架(51)的表面中央位置，所述连接轴(52)的一端从喷孔(4)穿过并延伸至其外部，所述破碎装置(53)设置在连接轴(52)的顶部，所述驱动装置(54)设置在连接轴(52)的底端；
所述破碎装置(53)设有锥体(531)、牛角破碎齿(532)、切碎齿(533)，所述锥体(531)的底部与连接轴(52)的顶端固定连接，所述牛角破碎齿(532)设置在锥体(531)的表面，所述切碎齿(533)设置在锥体(531)的表面边缘。
2.根据权利要求1所述的一种抗扭转冲击气液双驱PDC钻头装置，其特征在于：所述钻头主体(1)的表面底部设置有连接槽体(7)，所述钻头主体(1)的表面底端且靠近连接槽体(7)的位置开设有外螺纹(8)。
3.根据权利要求1所述的一种抗扭转冲击气液双驱PDC钻头装置，其特征在于：所述钻齿装置(2)均匀分布在钻头主体(1)的顶部，所述通道(3)的端部与喷孔(4)之间连通，所述钻头主体(1)的内部开设有与破碎装置(53)、驱动装置(54)相适配的容腔。
4.根据权利要求1所述的一种抗扭转冲击气液双驱PDC钻头装置，其特征在于：所述钻齿装置(2)设有蜗体凸起(21)、平面(22)、钻切齿(23)，所述蜗体凸起(21)的表面一侧与钻头主体(1)的顶部固定连接，所述平面(22)开设在蜗体凸起(21)的表面一侧，所述钻切齿(23)设置在蜗体凸起(21)的表面边缘且位于平面(22)的位置。
5.根据权利要求1所述的一种抗扭转冲击气液双驱PDC钻头装置，其特征在于：所述驱动装置(54)设有驱动基体(541)、曲面叶片(542)、敲击装置(543)，所述驱动基体(541)的顶端与连接轴(52)的底端固定连接，所述曲面叶片(542)的表面边缘与驱动基体(541)的表面固定连接，所述敲击装置(543)设置在曲面叶片(542)的表面中央位置。
6.根据权利要求5所述的一种抗扭转冲击气液双驱PDC钻头装置，其特征在于：所述曲面叶片(542)均匀分布在驱动基体(541)的表面，所述曲面叶片(542)的表面从下往上逐渐增大。
7.根据权利要求5所述的一种抗扭转冲击气液双驱PDC钻头装置，其特征在于：所述敲击装置(543)设有连接柱(5431)、弧形拉簧(5432)、实心敲击球(5433)，所述连接柱(5431)的表面一侧与曲面叶片(542)的表面固定连接，所述弧形拉簧(5432)的一端与连接柱(5431)的内部固定连接，所述实心敲击球(5433)的表面一侧与弧形拉簧(5432)的一端固定连接，所述实心敲击球(5433)位于连接柱(5431)的端部。
8.根据权利要求1所述的一种抗扭转冲击气液双驱PDC钻头装置，其特征在于：所述导流装置(6)设有连接箍圈(61)、弧形导流板(62)，所述连接箍圈(61)的表面与钻头主体(1)的内部固定连接，所述弧形导流板(62)的表面边缘一侧与连接箍圈(61)的内壁固定连接，所述弧形导流板(62)均匀分布在连接箍圈(61)的内壁。
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Cited By (1)
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2022
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| CN116658083A (zh) * | 2023-08-01 | 2023-08-29 | 陕西星通石油工程技术有限公司 | 一种pdc钻头水眼防堵塞模块 |
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