CN201221317Y - 一种pdc钻头 - Google Patents

一种pdc钻头 Download PDF

Info

Publication number
CN201221317Y
CN201221317Y CNU200820080541XU CN200820080541U CN201221317Y CN 201221317 Y CN201221317 Y CN 201221317Y CN U200820080541X U CNU200820080541X U CN U200820080541XU CN 200820080541 U CN200820080541 U CN 200820080541U CN 201221317 Y CN201221317 Y CN 201221317Y
Authority
CN
China
Prior art keywords
nozzle
drill bit
channel
pdc drill
pdc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNU200820080541XU
Other languages
English (en)
Inventor
王镇全
汪志明
王小秋
薛亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Petroleum Beijing
Original Assignee
China University of Petroleum Beijing
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Petroleum Beijing filed Critical China University of Petroleum Beijing
Priority to CNU200820080541XU priority Critical patent/CN201221317Y/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN201221317Y publication Critical patent/CN201221317Y/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种PDC钻头，其包括一个钻头本体，所述钻头本体端部镶有刀翼，每个所述刀翼上设有切削齿，所述钻头本体设有第一喷嘴(常规喷嘴)和第一流道(常规流道)，所述第一流道的出口端部连通所述第一喷嘴，所述钻头本体还具有第二喷嘴(高压喷嘴)和射流流道，所述射流流道的出口端部连通所述第二喷嘴。本实用新型的第二喷嘴和射流流道能适应钻头压降60MPa以上的超高压水射流条件，在软至中硬地层中，在冷却钻头和携带岩屑的同时具有水力破岩的能力，实现PDC钻头的水力机械联合破岩，且使水力机械联合破岩的效果最佳，从而可大幅度地提高机械钻速。

Description

一种PDC钻头
技术领域
本实用新型有关于一种PDC钻头，尤其是关于一种能够实现超高压射流输出的以水力机械联合破岩方式钻进的PDC钻头。
背景技术
PDC钻头是聚晶金刚石切削钻头(Polycrystalline Diamond Compact Bit)的简称。目前，公知的PDC钻头适合在钻头压降10MPa以内工作，在此钻头压降条件下，水射流除在较软的地层中有一定的辅助破岩功效外，在其它条件下其作用主要是冷却钻头和携带岩屑。如果钻头处的流体部分或全部达到60MPa以上的压降，则射流在软至中硬地层中，在冷却钻头和携带岩屑的同时具有水力破岩的能力，达到水力机械联合破岩的效果，从而大幅度地提高机械钻速。
现有的PDC钻头，包括一钻头本体，所述钻头本体内具有连通的第一喷嘴和第一流道，该第一喷嘴不能在钻头压降60MPa以上的超高压水射流条件下工作，也就是说，该第一喷嘴喷出的流体即使在钻头压降60MPa以上的条件下也不具有水力破岩的能力；同时喷嘴的布置也不能发挥水力机械联合破岩的最佳效果。
因此，有必要提供一种新型的PDC钻头，以克服上述缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的是，提供一种PDC钻头，使其第二喷嘴在钻头压降60MPa以上的超高压水射流条件下具有水力破岩的能力。
本实用新型的上述目的可采用下列技术方案来实现，一种PDC钻头，其包括一个钻头本体，所述钻头本体的端部上镶有刀翼，每个所述刀翼上设有切削齿，所述钻头本体设有第一喷嘴和第一流道，所述第一流道的出口端部连通所述第一喷嘴，所述钻头本体内还具有第二喷嘴和射流流道，所述射流流道的出口端部连通所述第二喷嘴。
在优选的实施方式中，所述射流流道包括一个主流道，从所述主流道的出口端部分设有两个次流道，所述第二喷嘴位于所述次流道的出口端部。
在优选的实施方式中，所述次流道的直径为1.8mm-2.2mm。
在优选的实施方式中，所述第二喷嘴的出口当量直径在5mm以内。
在优选的实施方式中，所述钻头本体内部的第一流道内纵向设有一个超高压管。
在优选的实施方式中，所述第二喷嘴设置所述刀翼的肩部并位于所述切削齿的后部。
在优选的实施方式中，所述第二喷嘴的出口采用金刚石材料。
在优选的实施方式中，所述第一喷嘴设置在所述钻头本体上，且位于所述刀翼之间。
本实用新型的特点及优点是：
其将PDC钻头喷嘴分为超高压喷嘴(第二喷嘴)和常规压力喷嘴(第一喷嘴)两部分，分别与超高压射流流道(射流流道)和常规压力流道(第一流道)相通，使其超高压喷嘴能适应钻头压降60MPa以上的超高压水射流条件，同时喷嘴的布置也能发挥水力机械联合破岩的最佳效果。也就是说，在软至中硬地层中，水射流在冷却钻头和携带岩屑的同时具有水力破岩的能力，实现PDC钻头的水力机械联合破岩，且使水力机械联合破岩的效果最佳，从而可大幅度地提高机械钻速。
附图说明
以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，
图1是本实用新型的PDC钻头的俯视图；
图2是沿图1中的A-A线的剖面图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。
本实用新型涉及一种PDC钻头，其包括一个钻头本体1，如图2所示，一般钻头本体1包括接头11、钻头钢体12和钻头胎体13，所述钻头钢体12的上部插设固定在钻头胎体13内，下部与接头11焊接固定。配合图1所示，在钻头本体的端部上，即钻头胎体12的端部镶有刀翼2(本实施方式中具有4个刀翼)，每个所述刀翼2上设有切削齿21。
所述钻头本体1设有第一喷嘴31和第一流道32，所述第一流道32的出口端部连通所述第一喷嘴31，其中，所述第一喷嘴31为常规压力喷嘴，其设置在所述钻头本体1上，且位于所述刀翼2之间。所述第一流道32为常规压力流道，而第一喷嘴31和第一流道的结构和分布位置与现有的常规钻头相同，故不再详细说明。
如图1、2所示，所述钻头本体还具有第二喷嘴41和射流流道42，所述射流流道42的出口端部连通所述第二喷嘴41。
所述射流流道42包括一个主流道421，从所述主流道421的出口端部分设有两个次流道422，且次流道422从主流道421的出口端部分设出来。具体而言，所述第一流道32内纵向设有一个超高压管423；所述超高压管423的内部纵向上具有上述主流道421，其中，所述第二喷嘴41的直径限定在1.8mm-2.2mm之间。
所述第二喷嘴41位于次流道422的出口端部，二者的数量相同。所述第二喷嘴41设置在所述刀翼2的肩部22，并位于所述切削齿21的后部(相对于钻头旋进的方向而言)，以保证水射流破岩的最佳喷距，且使其破岩区域位于钻头的切削齿21磨损最严重的部位，以发挥水力机械联合破岩的最佳效果。所述第二喷嘴41的出口当量直径在5mm以内，以保证在超高压水力流量下的射流速度。所述第二喷嘴41的出口采用金刚石材料，以保证在超高压射流条件下的耐冲蚀性能。
综上所述，本实用新型将PDC钻头的喷嘴分为超高压喷嘴(第二喷嘴)和常规压力喷嘴(第一喷嘴)两部分，分别与超高压射流流道(射流流道)和常规压力流道(第一流道)相通，使其超高压喷嘴能适应钻头压降60MPa以上的超高压水射流条件，同时喷嘴的布置也能发挥水力机械联合破岩的最佳效果。也就是说，在软至中硬地层中，水射流在冷却钻头和携带岩屑的同时具有水力破岩的能力，实现PDC钻头的水力机械联合破岩，且使水力机械联合破岩的效果最佳，从而可大幅度地提高机械钻速。
在使用时，在超高压管423的入口端部连接井下增压器(图中未示)，这是因为本实用新型的第二喷嘴41和射流流道42只有在超高压下才能产生水射流，才能具有水力破岩的能力。高压液体通过井下增压器进入射流流道42的主流道421和次流道422后，从第二喷嘴41中喷射出，以产生水力破岩的能力，且还能冷却钻头和携带岩屑；同时，常规液体则会通过第一流道32从第一喷嘴31中流出，以冷却钻头和携带岩屑。
以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (8)

1、一种PDC钻头，其包括一个钻头本体，所述钻头本体的端部上镶有刀翼，每个所述刀翼上设有切削齿，所述钻头本体设有第一喷嘴和第一流道，所述第一流道的出口端部连通所述第一喷嘴，其特征在于：所述钻头本体内还具有第二喷嘴和射流流道，所述射流流道的出口端部连通所述第二喷嘴。
2、如权利要求1所述的PDC钻头，其特征在于：所述射流流道包括一个主流道，从所述主流道的出口端部分设有两个次流道，所述第二喷嘴位于所述次流道的出口端部。
3、如权利要求2所述的PDC钻头，其特征在于：所述第二喷嘴的出口当量直径在5mm以内。
4、如权利要求3所述的PDC钻头，其特征在于：所述次流道的直径为1.8mm-2.2m。
5、如权利要求2所述的PDC钻头，其特征在于：所述钻头本体内部的第一流道内纵向设有一个超高压管。
6、如权利要求1-5任一项所述的PDC钻头，其特征在于：所述第二喷嘴设置所述刀翼的肩部并位于所述切削齿的后部。
7、如权利要求5所述的PDC钻头，其特征在于：所述第二喷嘴的出口采用金刚石材料。
8、如权利要求1所述的PDC钻头，其特征在于：所述第一喷嘴设置在所述钻头本体上，且位于所述刀翼之间。
CNU200820080541XU 2008-05-13 2008-05-13 一种pdc钻头 Expired - Fee Related CN201221317Y (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNU200820080541XU CN201221317Y (zh) 2008-05-13 2008-05-13 一种pdc钻头

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNU200820080541XU CN201221317Y (zh) 2008-05-13 2008-05-13 一种pdc钻头

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN201221317Y true CN201221317Y (zh) 2009-04-15

Family

ID=40574826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNU200820080541XU Expired - Fee Related CN201221317Y (zh) 2008-05-13 2008-05-13 一种pdc钻头

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN201221317Y (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102080505A (zh) * 2011-01-15 2011-06-01 中国石油大学(华东) 旋流钻井钻头
CN102454366A (zh) * 2010-10-29 2012-05-16 天津市润通石油设备有限公司 一种钻头
CN103556953A (zh) * 2013-11-14 2014-02-05 山东国岳金刚石制品有限公司 井底负压上返喷嘴pdc钻头
CN103628822A (zh) * 2013-12-09 2014-03-12 中国石油大学(北京) 水平井安全高效气体钻井射流磨钻头
CN103790521A (zh) * 2013-12-09 2014-05-14 中国石油大学(北京) 水平井安全高效泥浆钻井射流磨钻头
CN104373044A (zh) * 2014-11-03 2015-02-25 中国石油大学(北京) 一种水平井切向注入式旋流射流磨钻头
CN104863514A (zh) * 2015-05-26 2015-08-26 株洲翔宇硬质合金有限公司 一种金刚石复合片冷却方法及其金刚石复合片
CN108533183A (zh) * 2018-06-22 2018-09-14 西南石油大学 一种刀翼上设置有被动旋转喷嘴的pdc钻头
CN109025831A (zh) * 2018-09-11 2018-12-18 中国石油大学(北京) 基于射流技术的混合动力pdc钻头
CN109488211A (zh) * 2018-10-25 2019-03-19 北京中煤矿山工程有限公司 带水力破岩的反井钻机镶齿滚刀
CN110821510A (zh) * 2019-10-25 2020-02-21 中国科学院武汉岩土力学研究所 高压水射流边刀及其联合破岩脱困tbm刀盘及方法
CN111764831A (zh) * 2020-06-28 2020-10-13 中煤科工集团西安研究院有限公司 一种煤矿井高位定向钻进用pdc钻头

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102454366A (zh) * 2010-10-29 2012-05-16 天津市润通石油设备有限公司 一种钻头
CN102080505A (zh) * 2011-01-15 2011-06-01 中国石油大学(华东) 旋流钻井钻头
CN103556953A (zh) * 2013-11-14 2014-02-05 山东国岳金刚石制品有限公司 井底负压上返喷嘴pdc钻头
CN103628822B (zh) * 2013-12-09 2016-01-20 中国石油大学(北京) 水平井安全高效气体钻井射流磨钻头
CN103628822A (zh) * 2013-12-09 2014-03-12 中国石油大学(北京) 水平井安全高效气体钻井射流磨钻头
CN103790521A (zh) * 2013-12-09 2014-05-14 中国石油大学(北京) 水平井安全高效泥浆钻井射流磨钻头
CN104373044A (zh) * 2014-11-03 2015-02-25 中国石油大学(北京) 一种水平井切向注入式旋流射流磨钻头
CN104863514A (zh) * 2015-05-26 2015-08-26 株洲翔宇硬质合金有限公司 一种金刚石复合片冷却方法及其金刚石复合片
CN104863514B (zh) * 2015-05-26 2017-02-01 株洲翔宇硬质合金有限公司 一种金刚石复合片冷却方法及其金刚石复合片
CN108533183A (zh) * 2018-06-22 2018-09-14 西南石油大学 一种刀翼上设置有被动旋转喷嘴的pdc钻头
CN108533183B (zh) * 2018-06-22 2023-08-15 西南石油大学 一种刀翼上设置有被动旋转喷嘴的pdc钻头
CN109025831A (zh) * 2018-09-11 2018-12-18 中国石油大学(北京) 基于射流技术的混合动力pdc钻头
CN109488211A (zh) * 2018-10-25 2019-03-19 北京中煤矿山工程有限公司 带水力破岩的反井钻机镶齿滚刀
CN110821510A (zh) * 2019-10-25 2020-02-21 中国科学院武汉岩土力学研究所 高压水射流边刀及其联合破岩脱困tbm刀盘及方法
CN111764831A (zh) * 2020-06-28 2020-10-13 中煤科工集团西安研究院有限公司 一种煤矿井高位定向钻进用pdc钻头

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201221317Y (zh) 一种pdc钻头
CN201090139Y (zh) 压控钻割一体化钻头
CN110748300A (zh) 一种具有诱导载荷与磨料射流联合作用的钻头及钻井方法
CN105649539A (zh) 破碎锤复合切削pdc钻头
CN201321821Y (zh) 液压式随钻扩眼器
CN102536185A (zh) 一种多级可拖动式水力喷射封隔管柱及工艺
CN105317377A (zh) 中心差压式钻头
CN105804658A (zh) 冲击破碎式pdc钻头
CN102268966B (zh) 一种破碎硬岩钻头及对硬岩进行破碎的方法
CN105317380B (zh) 一种变流量钻冲一体喷嘴
CN204152441U (zh) 一种具有逆向喷射功能的pdc钻头
CN105569620A (zh) 用于裸眼井的完井中的深穿透射孔方法及装置
CN205154021U (zh) 一种旋转式喷射钻头
CN105888560A (zh) 双流道pdc钻头
CN108222873A (zh) 复合振动冲击器
CN205778536U (zh) 一种煤层钻进射流排渣防堵工具
CN104481406A (zh) 粒子冲击井试验用钻头
CN103556953A (zh) 井底负压上返喷嘴pdc钻头
CN202249782U (zh) 碎石钻头
CN203559791U (zh) 井底负压上返喷嘴pdc钻头
CN208816050U (zh) 一种用于全面钻进的金刚石钻头
CN208502674U (zh) 一种降低压持效应双向喷射取心钻头
CN201593406U (zh) 一种提高使用寿命的水力喷砂射孔器结构
CN203756048U (zh) 一种混装型的石油钻井pdc钻头
CN207393209U (zh) 一种盾构机上的滚刀

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20090415