CN214145374U - 一种带传感器的钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及钻井技术领域，具体涉及一种带传感器的钻头，包括钻体、多个传感探杆和传感块，所述钻体尾部设有配合端，所述配合端中部设有阶梯孔，多个所述传感探杆安装在阶梯孔内，所述传感块安装在配合端上。在使用过程中，将传感探杆安装在钻体内，将传感块安装在钻体后端，将该钻头安装在钻杆上，连接其他钻进必要的部件和线路，进行钻井。携带多种传感器测量模块的钻头，实时获取钻头处多个重要参数，包括温度、压力、振动、转速、钻压、扭矩等，结合定制软件进行数据分析，判断钻头和钻具的实时工作状况，指导钻井作业。

Description

一种带传感器的钻头

技术领域

本实用新型钻井技术领域，具体为一种带传感器的钻头。

背景技术

随着社会经济的飞速发展，能源的使用量也越来越大，对于能源的开采和勘探工作越来越紧迫，现对于石油方面的勘探设备有很多，其中最为重要的部分则为钻进机构。

申请号为CN202020091499.2的中国专利公开了一种钻井钻头，涉及钻井技术领域，包括螺纹接头和钻头本体，钻头本体包括连接部、安装部和多个刀体，安装部沿周向设置有多个安装槽，安装部下端设置有多个第一喷嘴，一个刀体通过多个螺钉安装于一个安装槽内，刀体包括刀翼、多个聚晶金刚石复合片、多个保径齿和多个切削齿，刀翼的两侧各设置有一个条形槽，各条形槽内设置有多个第二喷嘴，安装槽中设置有多个出水凸台，钻头本体内部设置有水腔，第一喷嘴和出水凸台分别与水腔连通，刀翼下表面设置有与出水凸台一一对应的进水孔，水腔通过出水凸台和进水孔向第二喷嘴供水。本实用新型提供的钻井钻头能及时清理泥包，提升钻井效率，冷却效果好，提高使用寿命

但是，目前在钻井过程中，钻头旋转时通过振动模式产生会产生额外冲击，从而传递到钻头切削结构，并造成损坏。如何建模和平衡，以便钻井时不会引起振动和损坏，是钻头厂商面对的重大课题。本专利通过采用携带多种传感器测量模块的钻头，实时获取钻头处多个重要参数，包括温度、压力、振动、转速、钻压、扭矩等，结合定制软件进行数据分析，判断钻头和钻具的实时工作状况，指导钻井作业。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本实用新型提供了一种带传感器的钻头，用以解决对钻头和钻具实时工作判断不到位而出现钻头断裂或钻具破损等问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：

一种带传感器的钻头，包括钻体、多个传感探杆和传感块，所述钻体尾部设有配合端，所述配合端中部设有阶梯孔，多个所述传感探杆安装在阶梯孔内，所述传感块安装在配合端上。

进一步，所述传感探杆包括扭矩传感器、钻压传感器和传递端，所述阶梯孔底部设有多个环形均布的安装孔，多个所述传感探杆置于安装孔内，所述扭矩传感器置于传感探杆顶部，所述钻压传感器置于传感探杆中部，所述传递端置于传感探杆底部，所述传递端安装在传感块上。

进一步，所述传感块为阶梯柱状，所述传感块前端设有内嵌式环形测量块，所述内嵌式环形测量块包括温度测量块和振动测量块。

进一步，所述钻体还包括多个钻头固定块和多个钻头安装柱，多个所述钻头固定块环形间隔均布在钻体顶部，多个所述钻头安装柱分别置于多个钻头固定块上，多个所述钻头安装柱上均设有安装卡板。

进一步，所述钻体还包括多个出水孔，所述多个出水孔环形间隔均布在钻体的顶部。

进一步，所述配合端为锥形柱体结构，所述配合端外壁设有螺纹。

进一步，还包括多个钻牙，多个所述钻牙安装在钻牙安装柱上，所述钻牙为阶梯锥状结构，所述钻牙包括多个阶梯带、连接孔和多个牙板，多个所述阶梯带位于钻牙外壁上，多个所述牙板安装在阶梯带上，所述钻牙底部设有连接孔，所述连接孔与安装柱转动连接。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：

本实用新型设有传感探杆和传感块，在钻井过程中，传感探杆通过安装在其上的传感块检测钻头的扭矩和钻压等体现钻头实时状态的参数，传送至传感块上，提高了在钻井过程中对钻头状态的实时监控，防止出现因钻头断裂而中断钻井的事故。

多个传感探杆环形均布在钻头内部，对该钻头各个部位进行全面的实时检测，扭矩传感器检测该钻头的扭矩，钻压传感器检测该钻头的钻井压力，传递端传递数据，通过实时数据方便操作人员控制该钻头的转速和钻进压力。传感块安装在该钻头的尾部，传感块上设有内嵌式环形测量块，可以对钻井过程中钻头的温度和振动进行检测，以便操作人员掌握钻进时钻头的温度和振动幅度，防止钻头因高温而损坏或钻杆因钻头振动幅度过大而断开。

钻体上设有环形均布的钻头固定块，钻牙转动安装在钻头安装柱上，出水孔连接外置水管，在钻进过程中输送水流，在对高温钻头进行降温的同时，对钻进粉碎的泥土障碍进行软化，以便抽回至地面。多个牙板均匀分布在钻牙上，多个钻牙相互配合，对大块的障碍物进行粉碎，提高钻进效率。

本实用新型较好地解决了对钻头和钻具实时工作判断不到位而出现钻头断裂或钻具破损等问题。本实用新型结构简单，操作方便，稳定可靠，使用寿命长。

附图说明

图1为本实用新型一种带传感器的钻头的结构示意图；

图2为图1中A部位的局部放大图；

图3为本实用新型一种带传感器的钻头中钻头的结构示意图；

说明书附图中的附图标记包括：

钻体1；配合端101；钻头固定块102；钻头安装柱103；出水孔104；安装孔105；钻牙2；阶梯带201；连接孔202；牙板203；传感探杆3；扭矩传感器301；钻压传感器302；传递端303；传感块4；内嵌式环形测量块401。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案进一步说明。

实施例一：

如图1-3所示，一种带传感器的钻头，包括钻体1、多个传感探杆3和传感块4，钻体1尾部设有配合端101，配合端101中部设有阶梯孔，多个传感探杆3安装在阶梯孔内，传感块4安装在配合端上。

本实用新型设有传感探杆3和传感块4，在钻井过程中，传感探杆3通过安装在其上的传感块检测钻头的扭矩和钻压等体现钻头实时状态的参数，传送至传感块4上，提高了在钻井过程中对钻头状态的实时监控，防止出现因钻头断裂而中断钻井的事故。

作为优选方案的，传感探杆3包括扭矩传感器301、钻压传感器302和传递端303，阶梯孔底部设有多个环形均布的安装孔105，多个传感探杆3置于安装孔105内，扭矩传感器301置于传感探杆3顶部，钻压传感器302置于传感探杆3中部，传递端303置于传感探杆 3底部，传递端303安装在传感块4上。

多个传感探杆3环形均布在钻头内部，对该钻头各个部位进行全面的实时检测，扭矩传感器301检测该钻头的扭矩，钻压传感器302检测该钻头的钻井压力，传递端303传递数据，通过实时数据方便操作人员控制该钻头的转速和钻进压力。

作为优选方案的，传感块4为阶梯柱状，传感块4前端设有内嵌式环形测量块401，内嵌式环形测量块401包括温度测量块和振动测量块。

传感块4安装在该钻头的尾部，传感块4上设有内嵌式环形测量块401，可以对钻井过程中钻头的温度和振动进行检测，以便操作人员掌握钻进时钻头的温度和振动幅度，防止钻头因高温而损坏或钻杆因钻头振动幅度过大而断开。

实施例二：

如图1-3所示，一种带传感器的钻头，包括钻体1、多个传感探杆3和传感块4，钻体1尾部设有配合端101，配合端101中部设有阶梯孔，多个传感探杆3安装在阶梯孔内，传感块4安装在配合端上。

本实用新型设有传感探杆3和传感块4，在钻井过程中，传感探杆3通过安装在其上的传感块检测钻头的扭矩和钻压等体现钻头实时状态的参数，传送至传感块4上，提高了在钻井过程中对钻头状态的实时监控，防止出现因钻头断裂而中断钻井的事故。

作为优选方案的，传感探杆3包括扭矩传感器301、钻压传感器302和传递端303，阶梯孔底部设有多个环形均布的安装孔105，多个传感探杆3置于安装孔105内，扭矩传感器301置于传感探杆3顶部，钻压传感器302置于传感探杆3中部，传递端303置于传感探杆 3底部，传递端303安装在传感块4上。

多个传感探杆3环形均布在钻头内部，对该钻头各个部位进行全面的实时检测，扭矩传感器301检测该钻头的扭矩，钻压传感器302检测该钻头的钻井压力，传递端303传递数据，通过实时数据方便操作人员控制该钻头的转速和钻进压力。

作为优选方案的，传感块4为阶梯柱状，传感块4前端设有内嵌式环形测量块401，内嵌式环形测量块401包括温度测量块和振动测量块。

传感块4安装在该钻头的尾部，传感块4上设有内嵌式环形测量块401，可以对钻井过程中钻头的温度和振动进行检测，以便操作人员掌握钻进时钻头的温度和振动幅度，防止钻头因高温而损坏或钻杆因钻头振动幅度过大而断开。

作为优选方案的，钻体1还包括多个钻头固定块102和多个钻头安装柱103，多个钻头固定块102环形间隔均布在钻体顶部，多个钻头安装柱103分别置于多个钻头固定块102上，多个钻头安装柱上均设有安装卡板。钻体1还包括多个出水孔104，多个出水孔104环形间隔均布在钻体1的顶部。配合端101为锥形柱体结构，配合端101外壁设有螺纹。

钻体1上设有环形均布的钻头固定块102，钻牙2转动安装在钻头安装柱103上，出水孔104连接外置水管，在钻进过程中输送水流，在对高温钻头进行降温的同时，对钻进粉碎的泥土障碍进行软化，以便抽回至地面。

作为优选方案的，还包括多个钻牙2，多个钻牙2安装在钻牙安装柱103上，钻牙2为阶梯锥状结构，钻牙2包括多个阶梯带201、连接孔202和多个牙板203，多个阶梯带201 位于钻牙2外壁上，多个牙板203安装在阶梯带201上，钻牙2底部设有连接孔202，连接孔202与安装柱103转动连接。

多个牙板203均匀分布在钻牙2上，多个钻牙2相互配合，对大块的障碍物进行粉碎，提高钻进效率。

实施例二相对于实施例一的优点：

提高了对钻头状态的检测，可以实时掌握钻头钻进状态，降低钻头因温度较高、扭矩较大或晃动较大而出现破碎或损坏的状况。

该钻头的使用方法为：

将传感探杆3安装在钻体1内，将传感块4安装在钻体1后端，将该钻头安装在钻杆上，连接其他钻进必要的部件和线路，进行钻井。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“前端”、“后端”、“水平”、“上”、“下”、“左”、“右”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。

Claims (7)

1.一种带传感器的钻头，其特征在于：包括钻体(1)、多个传感探杆(3)和传感块(4)，所述钻体(1)尾部设有配合端(101)，所述配合端(101)中部设有阶梯孔，多个所述传感探杆(3)安装在阶梯孔内，所述传感块(4)安装在配合端上。

2.根据权利要求1所述的一种带传感器的钻头，其特征在于：所述传感探杆(3)包括扭矩传感器(301)、钻压传感器(302)和传递端(303)，所述阶梯孔底部设有多个环形均布的安装孔(105)，多个所述传感探杆(3)置于安装孔(105)内，所述扭矩传感器(301)置于传感探杆(3)顶部，所述钻压传感器(302)置于传感探杆(3)中部，所述传递端(303)置于传感探杆(3)底部，所述传递端(303)安装在传感块(4)上。

3.根据权利要求2所述的一种带传感器的钻头，其特征在于：所述传感块(4)为阶梯柱状，所述传感块(4)前端设有内嵌式环形测量块(401)，所述内嵌式环形测量块(401)包括温度测量块和振动测量块。

4.根据权利要求3所述的一种带传感器的钻头，其特征在于：所述钻体(1)还包括多个钻头固定块(102)和多个钻头安装柱(103)，多个所述钻头固定块(102)环形间隔均布在钻体顶部，多个所述钻头安装柱(103)分别置于多个钻头固定块(102)上，多个所述钻头安装柱上均设有安装卡板。

5.根据权利要求4所述的一种带传感器的钻头，其特征在于：所述钻体(1)还包括多个出水孔(104)，所述多个出水孔(104)环形间隔均布在钻体(1)的顶部。

6.根据权利要求5所述的一种带传感器的钻头，其特征在于：所述配合端(101)为锥形柱体结构，所述配合端(101)外壁设有螺纹。

7.根据权利要求6所述的一种带传感器的钻头，其特征在于：还包括多个钻牙(2)，多个所述钻牙(2)安装在钻牙安装柱(103)上，所述钻牙(2)为阶梯锥状结构，所述钻牙(2)包括多个阶梯带(201)、连接孔(202)和多个牙板(203)，多个所述阶梯带(201)位于钻牙(2)外壁上，多个所述牙板(203)安装在阶梯带(201)上，所述钻牙(2)底部设有连接孔(202)，所述连接孔(202)与安装柱(103)转动连接。

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