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冲击 破碎式PDC 钻头

阅读：506发布：2020-05-13

专利汇可以提供冲击破碎式PDC 钻头专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明主要应用于石油钻井领域，特别涉及一种冲击破碎式PDC 钻头，包括接头主体和与接头主体连接的钻头主体，接头主体和钻头主体内部形成连通的通水腔，通水腔内从进水口至出水口依次设置相互连接的上冲击腔体、冲击锤、冲击垫块及岩心破碎锤，上冲击腔体固定在接头主体内，冲击垫块和岩心破碎锤固定在钻头主体内，冲击锤一端固定在钻头主体内，另一端连接上冲击腔体，岩心破碎锤末端设置锥形复合片。本发明的钻头心部抛却了传统的剪切破岩方式而采用最新的锥形高抗冲击性能，PDC复合片利用的脉冲能量在钻头心部实现高频冲击，使钻头心部以冲击破碎岩石和犁切岩石相结合的方式来工作，提高破岩效率，提高机械钻速，节约钻井成本。，下面是冲击破碎式PDC 钻头专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种冲击破碎式PDC 钻头，其特征在于：包括接头主体(1)和与接头主体(1)连接的钻头主体(7)，接头主体(1)和钻头主体(7)内部形成连通的通水腔，通水腔内从进水口至出水口依次设置相互连接的上冲击腔体(2)、冲击锤(3)、冲击垫块(5)及岩心破碎锤(6)，上冲击腔体(2)固定在接头主体(1)内，冲击垫块(5)和岩心破碎锤(6)固定在钻头主体(7)内，冲击锤(3)一端固定在钻头主体(7)内，另一端连接上冲击腔体(2)，岩心破碎锤(6)末端设置锥形复合片(8)；
接头主体(1)形成进水通道(15)，上冲击腔体(2)内部形成第一冲击腔(14)，第一冲击腔(14)与冲击锤(3)形成的第二冲击腔(13)连通；
岩心破碎锤(6)末端设置破碎锤喷嘴(9)，岩心破碎锤(6)内部设置与破碎锤喷嘴(9)连通的第一破碎锤喷嘴通道(10)，钻头主体(7)内部设置与第一破碎锤喷嘴通道(10)连通的第二破碎锤喷嘴通道(11)，第二破碎锤喷嘴通道(11)与通水腔连通。
2.根据权利要求1所述的冲击破碎式PDC钻头，其特征在于：冲击锤(3)与钻头主体(7)相连接的一端设置与通水腔相通的冲击锤出水口(12)。
3.根据权利要求1所述的冲击破碎式PDC钻头，其特征在于：冲击垫块(5)和冲击锤(3)与钻头主体(7)之间均设置密封圈(4)，冲击垫块(5)与岩心破碎锤(6)之间设置密封圈(4)。
4.根据权利要求1所述的冲击破碎式PDC钻头，其特征在于：锥形复合片(8)设置为三个，其中一个锥形复合片(8)位于圆心位置，其余两个位于圆心位置的锥形复合片(8)的两侧。
5.根据权利要求1所述的冲击破碎式PDC钻头，其特征在于：破碎锤喷嘴(9)设置为两个。

说明书全文

冲击 破碎式PDC 钻头

技术领域

[0001] 本发明涉及一种冲击破碎式PDC钻头，主要应用于石油钻井领域。

背景技术

[0002] PDC钻头在工作时，是靠纯剪切状态破碎岩石，传统的PDC钻头中心的几个复合片相对于外围复合片切削线速度很低，而导致PDC钻头切削速度变慢，进而严重影响PDC钻头的机械钻速。现有PDC钻头多为传统PDC钻头，包括现在新型的复合PDC钻头，钻头心部依然为传统剪切破岩方式工作，因为钻头心部线速度很低，严重制约PDC钻头的破岩效率，影响机械钻速，如果可以提高钻头心部的破岩效率，在相同的条件下便能大大提高钻头的机械钻速。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是：提供一种提高钻进速度，释放大量岩石内部应力，提升岩石可钻性，提高破岩效率，提高机械钻速，节约钻井成本的冲击破碎式PDC钻头。

[0004] 本发明所述的冲击破碎式PDC钻头，包括接头主体和与接头主体连接的钻头主体，接头主体和钻头主体内部形成连通的通水腔，通水腔内从进水口至出水口依次设置相互连接的上冲击腔体、冲击锤、冲击垫块及岩心破碎锤，上冲击腔体固定在接头主体内，冲击垫块和岩心破碎锤固定在钻头主体内，冲击锤一端固定在钻头主体内，另一端连接上冲击腔体，岩心破碎锤末端设置锥形复合片。

[0005] 钻头心部抛却了传统的剪切破岩方式而采用最新的锥形高抗冲击性能PDC复合片，利用脉冲能量在钻头心部实现高频冲击，使钻头心部以冲击破碎岩石和犁切岩石相结合的方式来工作，镶嵌在岩心破碎锤顶部的锥形复合片在钻头旋转带动下以犁切和冲击相结合的方式破岩，这种破岩方式大大提高了钻头心部以纯剪切破岩钻进的速度，释放了大量岩石内部应力，提升岩石可钻性，提高破岩效率，提高机械钻速，节约钻井成本。高压钻井液通过接头内部进水口进入钻头，经过上冲击腔体发生第一次冲击，钻井液继续通过冲击锤发生第二次冲击，高频的冲击能量带动冲击锤和上冲击腔体向下运动，敲击冲击垫块能量传递给冲击垫块、岩心破碎锤和锥形复合片，镶嵌在岩心破碎锤顶部的锥形复合片在钻头旋转带动下以犁切和冲击相结合的方式破岩，这种破岩方式大大提高了钻头心部以纯剪切破岩钻进的速度，释放了大量岩石内部应力，提升岩石可钻性。

[0006] 所述的接头主体形成进水通道，上冲击腔体内部形成第一冲击腔，第一冲击腔与冲击锤形成的第二冲击腔连通。

[0007] 所述的岩心破碎锤末端设置破碎锤喷嘴，岩心破碎锤内部设置与破碎锤喷嘴连通的第一破碎锤喷嘴通道，钻头主体内部设置与第一破碎锤喷嘴通道连通的第二破碎锤喷嘴通道，第二破碎锤喷嘴通道与通水腔连通。

[0008] 所述的冲击锤与钻头主体相连接的一端设置与通水腔相通的冲击锤出水口。

[0009] 所述的冲击垫块和冲击锤与钻头主体之间均设置密封圈，冲击垫块与岩心破碎锤之间设置密封圈。

[0010] 所述的锥形复合片设置为三个，其中一个锥形复合片位于圆心位置，其余两个位于圆心位置的锥形复合片的两侧。

[0011] 所述的破碎锤喷嘴设置为两个。

[0012] 高压钻井液通过接头主体内部进水口进入钻头，经过上冲击腔体的第一冲击腔内发生第一次冲击，钻井液继续通过冲击锤的第二冲击腔内发生第二次冲击，高频的冲击能量带动冲击锤和上冲击腔体向下运动，敲击冲击垫块，能量传递给冲击垫块、岩心破碎锤及锥形复合片，镶嵌在岩心破碎锤顶部的锥形复合片在钻头旋转带动下以犁切和冲击相结合的方式破岩，这种破岩方式大大提高了钻头心部以纯剪切破岩钻进的速度，释放了大量岩石内部应力，提升岩石可钻性。

[0013] 本发明的有益效果是：

[0014] 钻头心部抛却了传统的剪切破岩方式而采用最新的锥形高抗冲击性能，PDC复合片利用的脉冲能量在钻头心部实现高频冲击，使钻头心部以冲击破碎岩石和犁切岩石相结合的方式来工作，提高破岩效率，提高机械钻速，节约钻井成本。附图说明

[0015] 图1是本发明的结构示意图。

[0016] 图2是图1的俯视结构示意图。

[0017] 图3是上冲击腔体和冲击锤的结构示意图。

[0018] 图4是图3中A-A的截面结构示意图。

[0019] 图5是冲击垫块和岩心破碎锤的结构示意图。

[0020] 图6是图5中B-B的截面结构示意图。

[0021] 图中：1、接头主体；2、上冲击腔体；3、冲击锤；4、密封圈；5、冲击垫块；6、岩心破碎锤；7、钻头主体；8、锥形复合片；9、破碎锤喷嘴；10、第一破碎锤喷嘴通道；11、第二破碎锤喷嘴通道；12、冲击锤出水口；13、第二冲击腔；14、第一冲击腔；15、进水通道。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图对本发明做进一步描述：

[0023] 如图1～图6所示，本发明所述的冲击破碎式PDC钻头，包括接头主体1和与接头主体1连接的钻头主体7，接头主体1和钻头主体7内部形成连通的通水腔，通水腔内从进水口至出水口依次设置相互连接的上冲击腔体2、冲击锤3、冲击垫块5及岩心破碎锤6，上冲击腔体2固定在接头主体1内，冲击垫块5和岩心破碎锤6固定在钻头主体7内，冲击锤3一端固定在钻头主体7内，另一端连接上冲击腔体2，岩心破碎锤6末端设置锥形复合片8。接头主体1形成进水通道15，上冲击腔体2内部形成第一冲击腔14，第一冲击腔14与冲击锤3形成的第二冲击腔13连通。岩心破碎锤6末端设置破碎锤喷嘴9，岩心破碎锤6内部设置与破碎锤喷嘴9连通的第一破碎锤喷嘴通道10，钻头主体7内部设置与第一破碎锤喷嘴通道10连通的第二破碎锤喷嘴通道11，第二破碎锤喷嘴通道11与通水腔连通。冲击锤3与钻头主体7相连接的一端设置与通水腔相通的冲击锤出水口12。冲击垫块5和冲击锤3与钻头主体7之间均设置密封圈4，冲击垫块5与岩心破碎锤6之间设置密封圈4。锥形复合片8设置为三个，其中一个锥形复合片8位于圆心位置，其余两个位于圆心位置的锥形复合片8的两侧。破碎锤喷嘴9设置为两个。

[0024] 高压钻井液通过接头主体1内部进水口进入钻头，经过上冲击腔体2发生第一次冲击，钻井液继续通过冲击锤3发生第二次冲击，高频的冲击能量带动冲击锤3和上冲击腔体2向下运动，敲击冲击垫块5能量传递给冲击垫块5、岩心破碎锤6和锥形复合片8，镶嵌在岩心破碎锤6顶部的锥形复合片8在钻头旋转带动下以犁切和冲击相结合的方式破岩，这种破岩方式大大提高了钻头心部以纯剪切破岩钻进的速度，释放了大量岩石内部应力，提升岩石可钻性。

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