CN116658083A - 一种pdc钻头水眼防堵塞模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钻探技术领域，尤其涉及一种PDC钻头水眼防堵塞模块。要解决的技术问题是：PDC钻头在钻孔时岩屑极易卡入并堵塞水眼，使PDC钻头在钻孔时无法通过水眼进行及时的降温，导致PDC钻头报废，同时在回收过程中，PDC钻头回收困难，并且极易出现脱落现象。本发明的技术实施方案为：一种PDC钻头水眼防堵塞模块，包括有连接管和钻头体等；连接管下侧设置有伸缩的钻头体。本发明实现了通过正对切削齿的出水孔，在避免岩屑进入水眼内部并将水眼堵塞的同时，防止岩屑及泥水混合物粘附在切削齿上，避免钻孔作业效率降低，同时通过水眼的缩口结构，进一步防止钻孔时岩屑堵塞水眼，有利于保障钻孔作业的正常进行。
Description
技术领域
本发明涉及钻探技术领域，尤其涉及一种PDC钻头水眼防堵塞模块。
背景技术
随着PDC钻头的推广应用，以及PDC切削齿技术的改进，固定切削齿PDC钻头在多种地层的应用环境中逐渐脱颖而出，PDC钻头在钻孔过程中，与岩层的摩擦会产生高热量，如果不及时对PDC钻头进行降温，则会使钻头在高热量情况下报废，PDC钻头降温是通过PDC钻头上水眼泵出的高压水，在钻孔时对PDC钻头进行降温，现有PDC钻头上的水眼通常是与钻孔方向平行，与钻孔时钻出岩屑走向呈相对状态，岩屑极易卡入并堵塞水眼，使PDC钻头在钻孔时无法通过水眼进行及时的降温，导致PDC钻头报废，重新更换PDC钻头还需停止钻孔作业，不仅会影响钻孔作业的正常进行，还会增加钻孔作业的成本。
进一步的，在钻孔作业完成后，需回收PDC钻头，在回收过程中，由于孔径坍缩，大量岩屑及泥水混合物堆积在PDC钻头上部，隔绝PDC钻头下部空气，使PDC钻头下部形成真空区，导致PDC钻头回收困难，并且在回收过程中，PDC钻头与岩层摩擦产生转动，极易出现脱落现象，需要人工打捞钻头，不仅会增加钻孔作业的成本，脱落在钻孔内的PDC钻头还会将钻孔堵塞，导致钻出的孔无法使用，从而影响钻孔作业的正常进行。
发明内容
为了克服PDC钻头在钻孔时岩屑极易卡入并堵塞水眼，使PDC钻头在钻孔时无法通过水眼进行及时的降温，导致PDC钻头报废，同时在回收过程中，PDC钻头回收困难，并且极易出现脱落现象的缺点，本发明提供一种PDC钻头水眼防堵塞模块。
本发明的技术实施方案为：一种PDC钻头水眼防堵塞模块，包括有连接管、钻头体和切削齿；连接管下侧设置有伸缩的钻头体；钻头体上设置有若干个用于破开岩层的切削齿；钻头体下侧设置有用于钻孔时对钻头体进行注水降温的水眼；连接管内部和钻头体内部连通；连接管、钻头体和切削齿共同构成钻孔工具；还包括有引导板和泄压保护组件；钻头体下侧设置有用于引导水流的引导板，且引导板的出水孔朝向钻头体的排屑面；钻头体外侧上部设置有用于保护钻头体以及便捷回收钻孔工具的泄压保护组件。
更为优选的是，泄压保护组件包括有连接杆、泄压板和连接块；钻头体上侧转动连接有若干个连接杆；钻头体外侧上部设置有若干个用于保护钻头体以及便捷回收钻孔工具的泄压板，每个连接杆均与相邻的泄压板转动连接；每个泄压板向心侧均转动连接有一个连接块；每个连接块均与钻头体转动连接。
更为优选的是，水眼为缩口结构。
更为优选的是，出水孔朝向设置为正对切削齿。
更为优选的是，连接管螺纹处设置有用于防止钻孔工具脱落的螺孔。
更为优选的是，还包括有滚珠；每个泄压板上均转动设置有若干个用于减小泄压板和岩层摩擦的滚珠。
更为优选的是，还包括有保护罩；连接管上固接有用于防止岩屑落入泄压板和钻头体之间的保护罩，保护罩呈圆台状，且保护罩下部与收缩状态的泄压板上部接触。
更为优选的是，还包括有引导块；钻头体外侧中部环形固接有若干个用于引导岩屑的引导块，且每个引导块位于相邻两个排屑面之间；引导块下侧为引导面；已至下往上看为基准，引导面向钻头体外侧呈发散状态。
更为优选的是，还包括有缓冲系统，缓冲系统包括有缓冲块和弹性件；钻头体上设置有若干个缓冲槽；钻头体上转动连接有若干个用于回收钻孔工具时对泄压板进行缓冲的缓冲块；每个缓冲块均位于相邻的缓冲槽内；每个缓冲块均位于相邻的泄压板下侧；每个缓冲槽内均固接有一个用于缓冲块在缓冲槽内进行伸缩形变弹性件；每个弹性件均与一个缓冲块固接。
更为优选的是，缓冲面为弧面。
本发明具有以下优点：本发明实现了通过正对切削齿的出水孔，在避免岩屑进入水眼内部并将水眼堵塞的同时，防止岩屑及泥水混合物粘附在切削齿上，避免钻孔作业效率降低；
通过水眼的缩口结构，进一步防止钻孔时岩屑堵塞水眼，有利于保障钻孔作业的正常进行；
通过泄压板，防止钻头体上部的非切削钻孔部分在回收上升时与岩层摩擦，有利于保护钻头体，增加钻头体的使用寿命，同时，防止回收时钻孔工具脱落在钻孔内，避免增加钻孔成本；
通过螺孔，进一步对钻孔工具进行固定，防止回收时钻孔工具脱落在钻孔内，避免增加钻孔成本；
通过滚珠可减小泄压板和岩层之间的摩擦，有利于回收钻孔工具时更为省力，防止泄压板磨损，同时延长了钻孔工具的使用寿命；
通过保护罩，可防止岩屑从钻头体上方进入泄压板和钻头体之间，避免岩屑卡住泄压板使其无法正常展开，导致钻孔工具回收困难；
通过引导块，可防止岩屑从泄压板下部卡入泄压板和钻头体之间入，避免岩屑摩擦磕损泄压板和钻头体，导致钻孔工具使用寿命缩减；
通过缓冲块和弹性件的配合，可防止泄压板与岩石硬接触，导致泄压板磕损，降低钻孔工具使用寿命；
通过缓冲面为弧面，可防止缓冲块摩擦并磕损泄压板，导致钻孔工具使用寿命缩减。
附图说明
图1为本发明的PDC钻头水眼防堵塞模块立体结构示意图；
图2为本发明的第一种部分立体结构示意图；
图3为本发明的第一种部分剖视图；
图4为本发明的第二种部分立体结构示意图；
图5为本发明的第三种部分立体结构示意图；
图6为本发明的第二种部分剖视图；
图7为本发明的第四种部分立体结构示意图；
图8为本发明的泄压保护组件和缓冲系统第一种组合立体结构示意图；
图9为本发明的泄压保护组件和缓冲系统第二种组合立体结构示意图。
附图中各零部件的标记如下：1-连接管，1001-螺孔，2-钻头体，2001-水眼，2002-排屑面，2003-缓冲槽，3-切削齿，4-引导板，4001-出水孔，101-连接杆，10101-转轴，102-泄压板，103-连接块，104-滚珠，201-保护罩，301-引导块，30101-引导面，401-缓冲块，40101-缓冲面，402-弹性件。
具体实施方式
下面结合具体实施例对技术方案做进一步的说明，需要注意的是：本文中所说的上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。本文中为零部件所编序号本身，例如：第一、第二等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说如：连接、联接，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。
实施例1
如图2-图4所示，一种PDC钻头水眼防堵塞模块，包括有连接管1、钻头体2和切削齿3；连接管1下侧设置有钻头体2；钻头体2上设置有若干个切削齿3；钻头体2下侧设置有水眼2001；连接管1内部和钻头体2内部连通；连接管1、钻头体2和切削齿3共同构成钻孔工具；在钻孔工具钻孔时，高压水通过连接管1进入钻头体2内部，并由水眼2001喷出至钻孔内，对钻头体2和切削齿3进行降温，防止钻头体2和切削齿3与岩石摩擦过热，导致钻头体2损坏；
还包括有引导板4和泄压保护组件；钻头体2下侧设置有引导板4，且引导板4的出水孔4001朝向钻头体2的排屑面2002；在钻孔时，由于钻出的岩屑沿着排屑面2002向上运动，可防止岩屑与水眼2001上下对冲，避免岩屑进入水眼2001内部并将水眼2001堵塞，降低钻孔时的故障率，保障钻孔作业的正常进行；钻头体2外侧上部设置有泄压保护组件。
泄压保护组件包括有连接杆101、泄压板102和连接块103；钻头体2上侧转动连接有至少六个连接杆101；钻头体2外侧上部设置有至少六个泄压板102，每个连接杆101均与相邻的泄压板102转动连接；每个泄压板102向心侧均转动连接有一个连接块103；每个连接块103均与钻头体2转动连接；回收钻孔工具时，通过六个泄压板102下部向外撑开，防止钻头体2上部的非切削钻孔部分在回收上升时与岩层摩擦，有利于保护钻头体2，增加钻头体2的使用寿命，在出现钻孔工具脱落的情况时，通过泄压板102卡住岩层，可防止回收时钻孔工具脱落在钻孔内，避免增加钻孔成本，进一步的，由于孔径坍缩，导致钻头体2回收困难，通过多个泄压板102展开后每两块泄压板102之间形成的夹角空隙，对钻头体2下部进行泄压，有利于便捷取出钻孔工具，保障钻孔作业的正常收尾工作。
水眼2001为缩口结构；通过水眼2001的缩口结构，可增大钻头体2内部的高压水从水眼2001喷出时的流速，防止钻孔工具钻孔时岩屑堵住水眼2001，有利于保障钻孔作业的正常进行。
出水孔4001朝向设置为正对切削齿3；在钻孔时，通过正对切削齿3的出水孔4001，使出水孔4001喷出的水流能正面对切削齿3进行冲洗，防止岩屑及泥水混合物粘附在切削齿3上，保障了切削齿3破碎岩层的效果，避免钻孔作业效率降低。
连接管1螺纹处设置有螺孔1001；通过连接管1上的螺纹将钻头固定后，再将螺丝拧入螺孔1001，进一步对钻孔工具进行固定，可防止回收时钻孔工具脱落在钻孔内，避免增加钻孔成本。
还包括有滚珠104；每个泄压板102上均转动设置有至少三个滚珠104；在回收钻孔工具时，通过滚珠104可减小泄压板102和岩层之间的摩擦，有利于回收钻孔工具时更为省力，防止泄压板102磨损，延长了钻孔工具的使用寿命。
本发明防水眼2001堵塞及便捷回收钻孔工具详细过程如下：
通过连接管1上的螺纹将钻头固定后，再将螺丝拧入螺孔1001，进一步对钻孔工具进行固定，可防止回收时钻孔工具脱落在钻孔内，避免增加钻孔成本，在进行钻孔作业时，由于钻出的岩屑沿着排屑面2002向上运动，通过引导板4对水眼2001的遮盖保护，使出水孔4001喷出的高压水与岩屑运动方向垂直，可防止岩屑与水眼2001上下对冲，同时，水眼2001为缩口结构，可增大出水孔4001喷出的水压，进而增大水流通过出水孔4001时的流速，进一步避免岩屑进入水眼2001内部并将水眼2001堵塞，降低钻孔时的故障率，保障钻孔作业的正常进行，由于出水孔4001正对切削齿3，在避免水眼2001堵塞的同时，可对切削齿3进行冲洗，防止岩屑及泥水混合物粘附在切削齿3上，保障了切削齿3破碎岩层的效果，避免钻孔作业效率降低。
回收钻孔工具时，向上拉动连接管1，带动连接杆101以转轴10101为转动基点转动，进而推动泄压板102向下滑动，使泄压板102下部被连接块103向钻头体2外侧撑开，通过滚珠104与岩层接触，防止钻头体2上部的非切削钻孔部分在回收上升时与岩层摩擦，保护钻头体2的同时，有利于回收钻孔工具时更为省力，增加钻头体2的使用寿命，在出现钻孔工具脱落的情况时，通过泄压板102卡住岩层，可防止回收时钻孔工具脱落在钻孔内，避免增加钻孔成本，通过连接管1上的螺纹将钻头固定后，再将螺丝拧入螺孔1001，进一步对钻孔工具进行固定，可防止回收时钻孔工具脱落在钻孔内，避免增加钻孔成本。
进一步的，由于孔径坍缩，大量岩屑及泥水混合物堆积在钻头体2上部，隔绝钻头体2下部空气，使钻头体2下部形成真空区，导致钻头体2回收困难，通过展开后每两块泄压板102之间形成的夹角空隙，使堆积在钻头体2上部的岩屑及泥水混合物由钻头体2上部往下流入钻孔底部，对钻头体2下部进行泄压，有利于便捷取出钻孔工具，保障钻孔作业的正常收尾工作。
实施例2
在实施例1的基础上，如图5和图6所示，还包括有保护罩201；连接管1上固接有保护罩201，保护罩201呈圆台状，且保护罩201下部与收缩状态的泄压板102上部接触；在钻孔时，以及回收钻孔工具时，通过保护罩201，可防止岩屑从钻头体2上方进入泄压板102和钻头体2之间，避免回收钻孔工具时岩屑卡住泄压板102使其无法正常展开，泄压板102无法对钻头体2下部的真空区进行泄压，导致钻孔工具回收困难。
实施例3
在实施例1的基础上，如图7所示，还包括有引导块301；钻头体2外侧中部环形固接有至少六个引导块301，且每个引导块301位于相邻两个排屑面2002之间；引导块301下侧为引导面30101；已至下往上看为基准，引导面30101向钻头体2外侧呈发散状态；在钻孔时，通过引导块301下侧的引导面30101，将排屑面2002向上排的岩屑向钻头体2外侧引导，防止岩屑从泄压板102下部卡入泄压板102和钻头体2之间，避免岩屑摩擦磕损泄压板102和钻头体2，导致钻孔工具使用寿命缩减。
实施例4
在实施例1的基础上，如图1、图8和图9所示，还包括有缓冲系统，缓冲系统包括有缓冲块401和弹性件402；钻头体2上设置有至少六个缓冲槽2003；钻头体2上转动连接有至少六个缓冲块401；每个缓冲块401均位于相邻的缓冲槽2003内；每个缓冲块401均位于相邻的泄压板102下侧；每个缓冲槽2003内均固接有一个弹性件402；每个弹性件402均与一个缓冲块401固接，弹性件402是弹簧；在回收钻孔工具时，泄压板102下部向外撑开，泄压板102向心侧与缓冲块401上的缓冲面40101接触，泄压板102碰到岩石时，岩石将泄压板102向钻头体2中心挤压，同时，泄压板102将缓冲块401向缓冲槽2003内挤压，使弹性件402压缩，有利于在泄压板102被岩石挤压时，使泄压板102获得一定的垂直活动空间，可防止泄压板102与岩石硬接触，导致泄压板102磕损，降低钻孔工具使用寿命。
缓冲面40101为弧面；在泄压板102将缓冲块401向缓冲槽2003内挤压时，可防止缓冲块401摩擦并磕损泄压板102，导致钻孔工具使用寿命缩减。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，但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变化，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种PDC钻头水眼防堵塞模块，包括有连接管（1）、钻头体（2）和切削齿（3）；连接管（1）下侧设置有伸缩的钻头体（2）；钻头体（2）上设置有若干个用于破开岩层的切削齿（3）；钻头体（2）下侧设置有用于钻孔时对钻头体（2）进行注水降温的水眼（2001）；连接管（1）内部和钻头体（2）内部连通；连接管（1）、钻头体（2）和切削齿（3）共同构成钻孔工具；其特征是，还包括有引导板（4）和泄压保护组件；钻头体（2）下侧设置有用于引导水流的引导板（4），且引导板（4）的出水孔（4001）朝向钻头体（2）的排屑面（2002）；钻头体（2）外侧上部设置有用于保护钻头体（2）以及便捷回收钻孔工具的泄压保护组件。
2.按照权利要求1所述的一种PDC钻头水眼防堵塞模块，其特征是：泄压保护组件包括有连接杆（101）、泄压板（102）和连接块（103）；钻头体（2）上侧转动连接有若干个连接杆（101）；钻头体（2）外侧上部设置有若干个用于保护钻头体（2）以及便捷回收钻孔工具的泄压板（102），每个连接杆（101）均与相邻的泄压板（102）转动连接；每个泄压板（102）向心侧均转动连接有一个连接块（103）；每个连接块（103）均与钻头体（2）转动连接。
3.按照权利要求1所述的一种PDC钻头水眼防堵塞模块，其特征是：水眼（2001）为缩口结构。
4.按照权利要求1所述的一种PDC钻头水眼防堵塞模块，其特征是：出水孔（4001）朝向设置为正对切削齿（3）。
5.按照权利要求1所述的一种PDC钻头水眼防堵塞模块，其特征是：连接管（1）螺纹处设置有用于防止钻孔工具脱落的螺孔（1001）。
6.按照权利要求2所述的一种PDC钻头水眼防堵塞模块，其特征是：还包括有滚珠（104）；每个泄压板（102）上均转动设置有若干个用于减小泄压板（102）和岩层摩擦的滚珠（104）。
7.按照权利要求6所述的一种PDC钻头水眼防堵塞模块，其特征是：还包括有保护罩（201）；连接管（1）上固接有用于防止岩屑落入泄压板（102）和钻头体（2）之间的保护罩（201），保护罩（201）呈圆台状，且保护罩（201）下部与收缩状态的泄压板（102）上部接触。
8.按照权利要求7所述的一种PDC钻头水眼防堵塞模块，其特征是：还包括有引导块（301）；钻头体（2）外侧中部环形固接有若干个用于引导岩屑的引导块（301），且每个引导块（301）位于相邻两个排屑面（2002）之间；引导块（301）下侧为引导面（30101）；已至下往上看为基准，引导面（30101）向钻头体（2）外侧呈发散状态。
9.按照权利要求7所述的一种PDC钻头水眼防堵塞模块，其特征是：还包括有缓冲系统，缓冲系统包括有缓冲块（401）和弹性件（402）；钻头体（2）上设置有若干个缓冲槽（2003）；钻头体（2）上转动连接有若干个用于回收钻孔工具时对泄压板（102）进行缓冲的缓冲块（401）；每个缓冲块（401）均位于相邻的缓冲槽（2003）内；每个缓冲块（401）均位于相邻的泄压板（102）下侧；每个缓冲槽（2003）内均固接有一个用于缓冲块（401）在缓冲槽（2003）内进行伸缩形变弹性件（402）；每个弹性件（402）均与一个缓冲块（401）固接。
10.按照权利要求9所述的一种PDC钻头水眼防堵塞模块，其特征是：缓冲面（40101）为弧面。
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| CN117588167A (zh) * | 2024-01-19 | 2024-02-23 | 陕西星通石油工程技术有限公司 | 一种侧向切削性高的pdc钻头 |
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2023
- 2023-08-01 CN CN202310958600.8A patent/CN116658083B/zh active Active
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| CN116658083B (zh) | 2023-10-03 |
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