自激式脉冲PDC钻头.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103277051A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103277051103277051A(43)申请公布日2013.09.04(21)申请号201310243546.5(22)申请日2013.06.19(71)申请人天津市仕杰达能源技术开发有限公司地址300280天津市滨海新区大港创业路北区综合楼二楼(72)发明人刘勤赵静华(74)专利代理机构常德市长城专利事务所43204代理人张启炎(51)Int.Cl.E21B10/38(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书2页说明书2页附图1页附图1页(54)发明名称自激式脉冲PDC钻头(57)摘要自激式脉冲PDC钻头，包括上部的钻头上体，钻头本体内部安装有内喷嘴，钻头本体外部固定有钻头刀翼，钻头刀翼上镶嵌有金刚石复合片，钻头上体轴线上有一中心孔，中心孔的直径为55-80毫米；中心孔的下端有一收缩锥孔，收缩锥孔下端有一内喷嘴，内喷嘴下端为钻头本体内的自激脉冲腔，自激脉冲腔下部和4-6个喷嘴相通。在钻头本体内部的内喷嘴下部自激脉冲腔内还可以安装一个转轮，钻杆中的液体在自激脉冲腔中形成自激脉冲，再通过下部的喷嘴喷出，产生脉冲震荡，使得钻头底部的水压时大时小，增加井底钻头水力破岩能力，同时也避免了井眼底部岩石的过度破碎，冲击效果是普通稳定压力射流的2倍以上。CN103277051ACN103275ACN103277051A权利要求书1/1页1.自激式脉冲PDC钻头，包括上部的钻头上体，钻头上体通过螺纹和钻头本体相连，钻头本体内部安装有内喷嘴，钻头本体外部固定有钻头刀翼，钻头刀翼上镶嵌有金刚石复合片，其特征在于，钻头上体轴线上有一中心孔，中心孔的直径为55-80毫米；中心孔的下端有一收缩锥孔，收缩锥孔下端有一内喷嘴，内喷嘴下端为钻头本体内的自激脉冲腔，自激脉冲腔下部为圆柱形，自激脉冲腔上部为内坡面为斜面的盆形，自激脉冲腔下部和4-6个喷嘴相通。2.根据权利要求1所述的自激式脉冲PDC钻头，其特征在于，内喷嘴的孔径为中心孔孔径的0.4-0.8倍，自激脉冲腔的直径为中心孔孔径的1.3-2.5倍，内喷嘴至自激脉冲腔的底部距离为中心孔孔径的1.1-1.3倍。3.根据权利要求1所述的自激式脉冲PDC钻头，其特征在于，在钻头本体内部的内喷嘴下部自激脉冲腔内安装有一个转轮，转轮上有2-6个叶片，水平的转轮轴和竖直的中心孔的轴线不相交，两者轴线的距离为中心孔孔径的1/10。2CN103277051A说明书1/2页自激式脉冲PDC钻头技术领域[0001]本发明涉及石油钻井钻进过程中的一种掘进工具，即一种自激式脉冲PDC钻头，这种钻头将钻井液泵输出的普通射流转换成自激脉冲射流，并将射流进行放大，以脉冲振荡的形式输出，成倍增加井底钻头水力破岩能力。实现了钻井液能量的高效率传递。背景技术[0002]目前广泛采用普通射流PDC钻头都是用恒定的水压进行井底的冲洗，不足之处是水的效率低、进尺少、速度慢，存在过度破碎的情况，钻头使用寿命短。发明内容[0003]为了克服恒定的水压进行井底的冲洗的上述缺点，本发明将自激脉冲射流原理应用到钻头上，通过自激脉冲腔产生高压脉冲射流，经钻头喷嘴直接水力破岩，提出一种自激式脉冲PDC钻头的新设计。[0004]这种自激式脉冲PDC钻头，包括上部的钻头上体，钻头上体通过螺纹和钻头本体相连，钻头本体内部安装有内喷嘴，钻头本体外部固定有钻头刀翼，钻头刀翼上镶嵌有金刚石复合片，其特征在于，钻头上体轴线上有一中心孔，中心孔的直径为55-80毫米；中心孔的下端有一收缩锥孔，收缩锥孔下端有一内喷嘴，内喷嘴下端为钻头本体内的自激脉冲腔，自激脉冲腔下部为圆柱形，自激脉冲腔上部为内坡面为斜面的盆形，自激脉冲腔下部和4-6个喷嘴相通。[0005]内喷嘴的孔径为中心孔孔径的0.4-0.8倍，自激脉冲腔的直径为中心孔孔径的1.3-2.5倍，内喷嘴至自激脉冲腔的底部距离为中心孔孔径的1.1-1.3倍。[0006]在钻头本体内部的内喷嘴下部自激脉冲腔内还可以安装一个转轮，转轮上有2-6个叶片，水平的转轮轴和竖直的中心孔的轴线不相交，两者轴线的距离为中心孔孔径的1/10。[0007]钻杆中的液体从钻铤流入钻头中心孔再流入收缩锥孔，从内喷嘴高速喷出，受自激脉冲腔大空间圆柱形和上部盆形的作用，水流变缓，在自激脉冲腔中形成自激脉冲，再通过下部的喷嘴喷出，产生脉冲震荡，使得钻头底部的水压时大时小，增加井底钻头水力破岩能力，同时也避免了井眼底部岩石的过度破碎，射流冲击效果是普通稳定压力射流的2倍以上。实现了钻井液能量的高效率传递。附图说明[0008]图1是本发明实施例一的结构示意图图2是本发明实施例二的结构示意图图中：1、钻头上体，2、钻头本体