CN207406277U - 一种具有预冲击作用的pdc-冲击头钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有预冲击作用的PDC‑冲击头钻头，它是由前置冲击头、冲击头伸缩机构和PDC钻头组成。前置冲击头和伸缩机构内芯相连接，冲击头上安装冲击齿，并在冲击头外侧设置了排屑槽和喷水口；伸缩机构由内芯和外套组成，两者之间利用滑道组合相连，并在两者组合连接中各设计了限位块；伸缩机构外套下端有外螺纹，用于和PDC钻头相连接；PDC齿在PDC刀翼上呈对角线三面分布；每相邻两PDC刀翼之间都设计有排屑槽，排屑槽上都均匀设置了喷水孔。本实用新型对岩石先进行预破坏以降低岩石的强度，再利用PDC钻头进行二次刮削破坏，大大减少PDC钻头所受横向力及钻柱的粘滑振动，以及延长了PDC钻头和钻具的使用寿命。

Description

一种具有预冲击作用的PDC-冲击头钻头

技术领域

本实用新型涉及一种具有预冲击作用的PDC-冲击头钻头，属于油气资源开采的机械钻具装置领域。

背景技术

1、随着国内外对油气资源勘探开发力度的增大，使得油气资源开采工作逐渐向深井、超深井以及复杂难钻地层发展。钻头是油气钻井开采中直接作用岩石的工具，然而传统的牙轮钻头和PDC钻头在钻进过程中，破岩效率低，转速慢并且寿命短，无法满足当下提速增效的钻井工艺要求，于是钻头寿命的长短、钻头与岩石的相适应性，对提高钻进速度和降低钻井成本起着重要的作用。

2、当前石油钻井中使用最多的是牙轮钻头和PDC钻头。常规PDC钻头在均质大段松软地层中钻进时，具有机械钻速快，寿命长，进尺多等优点，但对深部及复杂地层的适应性较差，机械钻速虽高但是不稳定，使得PDC齿极易发生冲击破坏和高温磨损现象，引起钻头寿命的大大缩短；而牙轮钻头主要靠冲击、压碎、小型刮削方式破碎岩石，破岩效率极低，并且其轴承寿命很短。在软硬交错地层等复杂难钻地层条件下，单用牙轮钻头易出现泥包，单用PDC钻头牙齿损坏严重，导致转速慢，起下钻频繁等问题。

3、组合钻头钻井是近年来发展迅速的一项新技术，一般采用预冲击破碎或者边钻边扩的方式，达到一个分级破碎岩石的原理。具有预冲击作用的PDC-冲击头钻头可以对岩石进行预冲击作用，分级破碎岩石，前置的冲击头快速冲击岩石，大大减小岩石的强度，接着PDC钻头进行二次的刮削破碎。很大程度上改善了PDC钻头的横向力及钻杆的粘滑振动，从而提高钻井的稳定性、钻进速度，延长钻头以及钻具的使用寿命，实现了提速增效的钻井工艺发展需求。

发明内容

本实用新型的目的是为了改进现有钻头破岩技术的不足，提供一种具有预冲击作用的PDC-冲击头钻头，实现提速增效的钻井工艺需求，以至于解决当下单一油气开采钻头对于深部复杂难钻地层钻进的不适应性，钻进速度慢及钻头寿命低的问题。

本实用新型所采用的技术方案是：

本实用新型是一种具有预冲击作用的PDC-冲击头钻头，由前置冲击头、冲击头伸缩机构和PDC钻头组成，前置冲击头和冲击头伸缩机构内芯相连接，冲击头伸缩机构和PDC钻头通过螺纹连接；前置冲击头上布有多颗冲击齿以及多个喷水孔；所述的冲击头伸缩机构是由内芯和外套组合而成，两者之间利用内芯伸缩滑道和外套伸缩滑道组合，并在两者组合连接中各自设计了外套限位和内芯限位块，限制两者极限相对位置；PDC齿在PDC刀翼上呈对角线三面分布；每相邻两PDC刀翼之间都设计有排屑槽，排屑槽上都均匀设置了喷水孔，PDC 钻头本体下方通过螺纹与钻杆连接。

与已有技术相比，本发明具有以下优点：

1、对岩石进行冲击预破碎，大大降低岩石的强度，释放周围岩石的应力；2、可调节冲击头的尺寸及冲击头的冲击距离，实现不同的冲击预破碎的效果，提高钻头对深部复杂地层破碎的适应性来达到提速增效的钻井工艺需求；3、由于岩石应力释放，使得PDC钻头二次钻进过程中所受横向力以及钻杆的粘滑振动大大降低，很大程度上提高了钻头及钻具的使用寿命，降低起下钻时间及成本。

附图说明

图1为一种具有预冲击作用的PDC-冲击头钻头的整体结构示意图；

图2为一种具有预冲击作用的PDC-冲击头钻头的中心对称结构剖视图；

图3为冲击头伸缩机构内芯的结构图；

图4为冲击头伸缩机构外套的中心对称结构剖视图；

图中：1.前置冲击头、2.冲击头伸缩机构、3.PDC钻头本体、4.PDC钻头喷水孔、5.排屑槽、6.前置冲击头喷水孔、7.连接螺纹、8.伸缩机构外套限位块、9.PDC齿、10.冲击头齿、11. 内芯伸缩滑道、12.伸缩机构内芯限位块、13.下部受冲击柱块、14.伸缩机构内芯、15.伸缩机构外套、16.外套伸缩滑道

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

如图1、图2、图3、图4所示，本实用新型是一种具有预冲击作用的PDC-冲击头钻头，由前置冲击头1、冲击头伸缩机构2和PDC钻头3组成，前置冲击头1和冲击头伸缩机构内芯14相连接，冲击头伸缩机构2和PDC钻头3通过螺纹连接；本实例中前置冲击头1上布有多颗冲击齿10和多个喷水孔6；冲击头上的喷水孔6各自都与钻头内部流道相连通；所述的冲击头伸缩机构2是由内芯14和外套15组合而成，两者之间利用内芯伸缩滑道11和外套伸缩滑道16组合，使得内芯-冲击头整体的下部受冲击柱块13可以在冲击锤作用下向前顺着滑道组合滑动伸出，并在两者组合连接中各自设计了外套限位块8和内芯限位块12，限制两者极限相对位置；PDC齿9在PDC刀翼上呈对角线三面分布，来满足PDC钻头的二次刮削破碎岩石；每相邻两PDC刀翼之间都设计有排屑槽5，排屑槽5上都均匀设置了喷水孔4， PDC钻头本体3下方通过螺纹7与钻杆连接。冲击头1的伸出的冲击距离可以调节，通过采用不同的伸缩机构外套15上的限位块8的位置，可以调节冲击头1的作用距离，以满足不同类型的钻井破岩状况。

工作原理：

在实际钻井过程中，通过更换不同型号的冲击头以及调节冲击头的冲击距离，提高钻头对深层复杂地层破岩的适应性来实现提速增效的钻井工艺需求。本实用新型通过以下途径实现其功能：在深层复杂难钻地层钻进时，该钻头的前置冲击头首先对岩石进行冲击预破碎，释放围岩中的应力，紧接着PDC钻头对预破碎岩石四周进行二次刮削破碎，达到对岩石进行快速破碎的效果。

Claims (2)

1.一种具有预冲击作用的PDC-冲击头钻头，由前置冲击头(1)、冲击头伸缩机构(2)和PDC钻头(3)组成，前置冲击头(1)和冲击头伸缩机构内芯(14)相连接，冲击头伸缩机构(2)和PDC钻头(3)通过螺纹连接；前置冲击头(1)上布有多颗冲击齿(10)以及多个喷水孔(6)；所述的冲击头伸缩机构是由内芯(14)和外套(15)组合而成，两者之间利用内芯伸缩滑道(11)和外套伸缩滑道(16)组合，并在两者组合连接中各自设计了外套限位块(8)和内芯限位块(12)，限制两者极限相对位置；PDC齿(9)在PDC刀翼上呈对角线三面分布；每相邻两PDC刀翼之间都设计有排屑槽(5)，排屑槽上都均匀设置了喷水孔(4)，PDC钻头本体下方通过螺纹(7)与钻杆连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有预冲击作用的PDC-冲击头钻头，其特征是能更换不同型号前置冲击头以适应钻进不同地层需求；通过设计改变伸缩机构外套上的限位块的位置，来调节前置冲击头的作用距离。