涡环射流式冲击钻井潜孔钻头.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115370297A(43)申请公布日2022.11.22(21)申请号202211005574.9(22)申请日2022.08.22(71)申请人中国石油大学（华东）地址266580山东省青岛市黄岛区长江西路66号(72)发明人黄勇刘永旺朱丽红邹德永徐建飞潘龙(74)专利代理机构潍坊正信致远知识产权代理有限公司37255专利代理师王秀芝(51)Int.Cl.E21B10/61(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称涡环射流式冲击钻井潜孔钻头(57)摘要本发明公开了一种涡环射流式冲击钻井潜孔钻头，包括钻头体，钻头体工作面设置有切削齿，钻头体内部设置有沿轴向延伸的中心流道，中心流道底端封闭为盲端，中心流道下部通过分支流道与钻头体工作面连通，在分支流道内设置有涡环喷嘴；冲击钻井过程中，钻井流体到达涡环喷嘴内腔后，经射流孔喷射发生分离，形成涡环射流，与普通直射流相比，喷嘴喷出的涡环射流具有更高的速度和能量，其在到达井底后形成强大漫流，极大改善了井底岩屑清洗和钻头冷却效果，提高了钻井效率，延长了钻头使用寿命。CN115370297ACN115370297A权利要求书1/1页1.涡环射流式冲击钻井潜孔钻头，包括：钻头体，所述钻头体工作面设置有切削齿，其特征在于，所述钻头体内部设置有沿轴向延伸的中心流道，所述中心流道底端封闭为盲端，所述中心流道下部通过分支流道与所述钻头体工作面连通，所述分支流道内设置有涡环喷嘴。2.如权利要求1所述的涡环射流式冲击钻井潜孔钻头，其特征在于，所述分支流道包括与轴向倾斜的倾斜段和与轴向平行的竖向段；所述竖向段包括依次相连的钻井流体进入段、喷嘴安装段、流体扩散段；所述倾斜段一端与所述中心流道下部相连，所述倾斜段另一端与所述钻井流体进入段相连。3.如权利要求2所述的涡环射流式冲击钻井潜孔钻头，其特征在于，所述涡环喷嘴包括喷嘴体，所述喷嘴体具有中空的喷嘴内腔，所述喷嘴内腔底部设置有与其连通的射流孔。4.如权利要求3所述的涡环射流式冲击钻井潜孔钻头，其特征在于，所述射流孔为圆形射流孔。5.如权利要求3所述的涡环射流式冲击钻井潜孔钻头，其特征在于，所述涡环喷嘴螺纹连接于所述分支流道的所述喷嘴安装段，所述喷嘴安装段设置有内螺纹，所述喷嘴体外周面设置有与所述内螺纹配合的外螺纹。6.如权利要求3所述的涡环射流式冲击钻井潜孔钻头，其特征在于，所述喷嘴体底部设置有便于装拆所述涡环喷嘴的卡槽。7.如权利要求3所述的涡环射流式冲击钻井潜孔钻头，其特征在于，所述分支流道的所述钻井流体进入段内径与所述喷嘴内腔直径相同。8.如权利要求2所述的涡环射流式冲击钻井潜孔钻头，其特征在于，所述分支流道的所述流体扩散段的扩散角为30°～60°。9.如权利要求1所述的涡环射流式冲击钻井潜孔钻头，其特征在于，所述分支流道均布有两个或者两个以上。10.如权利要求1所述的涡环射流式冲击钻井潜孔钻头，其特征在于，所述切削齿为切削球齿。2CN115370297A说明书1/3页涡环射流式冲击钻井潜孔钻头技术领域[0001]本发明涉及石油天然气勘探用具技术领域，尤其涉及一种涡环射流式冲击钻井潜孔钻头。背景技术[0002]深层油气及地热能源勘探日趋广泛，钻井难度也随之大幅提高，提速增效成为钻井施工面临的重大难题。冲击钻井具有钻压小、转速低、钻速高等诸多技术优势，是解决深层油气及地热钻井提速问题的重要技术手段。冲击钻井在获得高钻速的同时，也带来了井底岩屑量大、井下钻头温度高的问题，如不能及时清洗井底岩屑和有效冷却钻头，将对冲击钻井的钻井效率和钻头使用寿命产生重要影响，上述问题在深层钻井及地热钻井中显得尤为突出。[0003]然而现阶段的冲击钻井用潜孔钻头缺乏及时清洗井底岩屑和有效冷却钻头的专项结构设计，严重影响了冲击钻井在深层油气钻井及地热钻井中的使用效果。因此，如何对冲击钻井用潜孔钻头进行专项结构设计，及时清洗井底岩屑和有效冷却钻头，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。发明内容[0004]有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是：提供一种涡环射流式冲击钻井潜孔钻头，大幅提高井底钻井流体的射流、漫流速度，改善井底岩屑清洗和钻头冷却效果，提高钻井效率，延长钻头使用寿命。[0005]为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：涡环射流式冲击钻井潜孔钻头，包括：钻头体，所述钻头体工作面设置有切削齿，所述钻头体内部设置有沿轴向延伸的中心流道，所述中心流道底端封闭为盲端，所述中心流道下部通过分支流道与所述钻头体工作面连通，所述分支流道内设置有涡环喷嘴。[0006]以下是对本发明涡环射流式冲击钻井潜孔钻头的多项进一步优化设计：[0007]其中，所述分支流道包括与轴向倾斜的倾斜段和与轴向平行的竖向段；