柔性自减震钻头.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN104563891A
(43)申请公布日2015.04.29

(21)申请号CN201510033321.6

(22)申请日2015.01.23

(71)申请人山东国岳金刚石制品有限公司
地址255100山东省淄博市淄川经济开发区马莲山圣川路

(72)发明人谭文永

(74)专利代理机构青岛发思特专利商标代理有限公司

代理人巩同海

(51)Int.CI
E21B10/60
E21B17/07
E21B10/46

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称
柔性自减震钻头

(57)摘要
本发明属于钻井装置领域，特别涉
及一种柔性自减震钻头，包括钻头体，钻
头体包括钻头端和连接端，钻头端上设置
钻头喷嘴，连接端与活塞连接，活塞与连
接端的连接端面处设置凸沿，连接端外部
套装扭力传送体，扭力传送体位于活塞凸
沿与钻头端之间，扭力传送体内侧面与钻
头体连接端外侧面设置为相对应的防转
面，扭力传送体与接头主体连接，接头主
体位于活塞外周，且接头主体与活塞之间
有空腔，该空腔为液压仓，对应液压仓在
活塞上部分布有补偿口，活塞下部内侧有
变径喷嘴。利用钻井液的水击能量和泥浆

的不可压缩性将钻杆对PDC钻头的刚性冲
击转换为液体的高频柔性冲击，极大限度
的吸收了钻杆的冲击震动，提高机械钻速

和PDC钻头的使用寿命。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书

1.一种柔性自减震钻头，包括钻头本体，钻头本体包括钻头端(10)和连接端(9)，钻
头端(10)上设置钻头喷嘴(11)，其特征在于：钻头本体连接端(9)与活塞(5)连接，活
塞(5)与连接端(9)的连接端面处设置凸沿(17)，钻头本体连接端(9)外部套装扭力传
送体(8)，扭力传送体(8)位于活塞凸沿(17)与钻头本体钻头端(10)之间，扭力传送体
(8)内侧面与钻头本体连接端(9)外侧面设置为相对应的防转面(18)，扭力传送体(8)
与接头主体(2)连接，接头主体(2)位于活塞(5)外周，且接头主体(2)与活塞(5)之间有
空腔，该空腔为液压仓(4)，对应液压仓(4)在活塞(5)上部分布有补偿口(3)，活塞(5)
下部内侧有变径喷嘴(7)，接头主体(2)的上部为进液通道(16)。

2.根据权利要求1所述的柔性自减震钻头，其特征在于：活塞(5)与连接端(9)之间、
扭力传送体(8)与接头主体(2)之间均为螺纹连接，活塞(5)内部包括上部的圆柱形空
腔和下部的圆锥形空腔，圆柱形空腔底部为变径喷嘴(7)，圆柱形空腔与变径喷嘴(7)
之间形成第一冲击仓(15)，圆锥形空腔为第二冲击仓(14)，连接端(9)内腔设置为圆
锥形空腔，连接端(9)内的圆锥形空腔为第三冲击仓(13)，第二冲击仓(14)和第三冲
击仓(13)中均是上部的直径小于下部直径。

3.根据权利要求1或2所述的柔性自减震钻头，其特征在于：进液通道(16)顶部为
硬质合金进水口(1)，变径喷嘴(7)上部的材质为硬质合金。

说明书

<p>技术领域

本发明涉及一种柔性自减震钻头，属于钻井装置领域。

背景技术

PDC钻头具有较高的机械钻速和较长的使用寿命，已经成为现场使用最多的石油
钻头，PDC钻头对地层条件极为敏感，比较适合钻进软到中硬的均质地层，当
PDC钻头在硬地层或者特殊地层(如砾岩中)钻进时切削齿容易受到较大的冲击载荷
发生崩齿而失去切削能力。由于井底条件复杂，特别是在大斜度井、水平井及小井
眼的作业中钻柱所承受的作业工况非常恶劣，一定会产生震动，特别是钻柱的纵向

震动极易导致PDC钻头崩齿进而导致钻头的早期失效，增加了钻井成本。现在市
场上也有类似功能的减震器或水力加压器，也取得了不错的效果，但是它们结构一
般比较复杂、尺寸比较大、制造成本高而且影响上部钻具的组合。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种结构简单、制造成本低、延长使用寿命，可
解决钻头跳钻现象，提高减震效果的柔性自减震钻头。

本发明所述的柔性自减震钻头，包括钻头本体，钻头本体包括钻头端和连接端，钻
头端上设置钻头喷嘴，钻头本体连接端与活塞连接，活塞与连接端的连接端面处设
置凸沿，钻头本体连接端外部套装扭力传送体，扭力传送体位于活塞凸沿与钻头本
体钻头端之间，扭力传送体内侧面与钻头本体连接端外侧面设置为相对应的防转面，
扭力传送体与接头主体连接，接头主体位于活塞外周，且接头主体与活塞之间有空
腔，该空腔为液压仓，对应液压仓在活塞上部分布有补偿口，活塞下部内侧有变径
喷嘴，接头主体的上部为进液通道。

高压钻井液通过进液通道向下流，高速钻井液流经活塞内的变径喷嘴时产生压降，