一种脉冲式钻井接头制造技术

本发明专利技术公开了一种脉冲式钻井接头，它包括上壳体（1）、活塞体（2）和下壳体（3），上壳体（1）由从下往上顺次设置的柱体和锥体组成，活塞体（2）由活塞主体（25）、旋转阀门（17）和中心压圈（16）组成；下壳体（3）内设置有与活塞体装配孔（63），上壳体（1）的轴向紧固器A（7）与下壳体（3）的轴向紧固器B（64）对接，且下壳体（3）经螺栓B（68）贯穿壳体连接台阶孔（61）且与壳体连接螺纹孔（13）连接固定于上壳体（1）上，旋转阀门（17）设置于活塞腔（12）内。本发明专利技术的有益效果是：能够减少岩屑在钻头表面的附着，提高钻头的抗泥包性能；避免定向井中因钻杆或钻具与井壁接触而造成的托压现象。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及石油天然气、地质勘探用钻井钻头上部的接头，特别是一种脉冲式钻井接头。

技术介绍

目前，PDC（聚晶金刚石复合片：polycrystallinediamondcomposite）钻头由于在井眼质量、机械钻速以及使用寿命等方面表现良好，被广泛用于油气开采和地质勘探，并取得了突出的使用效果，但也存在一些局限性。在高塑性地层的使用中效果不理想，主要原因是PDC钻头在高塑性地层上吃入困难，难以实现高效率的切削。在定向钻井时，特别是大位移井、水平井的使用过程中，整个井下工具容易产生托压严重的问题，导致工具面钻压不够，无法吃入地层进行切削。在某些地层和钻井参数下，钻井产生的岩屑容易附着在钻头表面进而产生泥包的现象，导致钻头失效无法继续钻进。
针对高塑性地层PDC钻头切削效率低的问题，现有的解决方案一般为调整钻头设计，采用小半径圆柱形PDC或者锥形PDC的作为钻头的切削单元。此方案虽然能提高每颗PDC切削单元对地层的压力从而提高吃入深度，但小半径圆柱形PDC和锥形PDC的切削效率比大半径圆柱形PDC低，从而导致整个PDC钻头的切削效率提升不够明显。
针对定向钻井，特别是大位移井、水平井钻进过程中容易托压的问题，现在较有效的方案是采用旋转导向系统，但旋转导向系统成本比较高，需要一整套的设备的投入。
针对钻头泥包的问题，目前主要是通过针对不同的岩性来调整钻井液性能、做好钻头选型以及采用适当的钻井工艺来避免PDC钻头泥包的产生。但在钻遇地层性质变化较快的时候会来不及调整而导致泥包的产生。

技术实现思路

本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种能够减少岩屑在钻头表面的附着，提高钻头的抗泥包性能；避免定向井中因钻杆或钻具与井壁接触而造成的托压现象的脉冲式钻井接头。
本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种脉冲式钻井接头，它包括上壳体、活塞体和下壳体，上壳体由从下往上顺次设置的柱体和锥体组成，柱体的底部设置有活塞腔，活塞腔的底部上且以柱体中心为圆心均匀分布有多个上部周向定位器，上部周向定位器的下部设置有斜面A，柱体柱面上且沿柱体的圆周方向均匀分布有多个轴向紧固器A和轴向凸起，轴向紧固器A上设置有垂向设置的壳体连接螺纹孔，每相邻两个轴向紧固器A之间均设置有轴向凸起，轴向凸起上设置有连通活塞腔的上壳体泄压孔，锥体的外部设置有锥形外螺纹，锥体的中部设置有连通活塞腔的上部中心水孔，锥体内还设置有连通上部中心水孔和活塞腔的注压孔；
所述的活塞体由活塞主体、旋转阀门和中心压圈组成，活塞主体为柱形状，活塞主体顶表面上且由上往下顺次设置有相互连通的中心压圈定位孔、内活塞密封面、下部中心水孔和锥形内螺纹，中心压圈定位孔的底部设置有中心压圈螺纹孔，活塞主体的柱面上设置有环形凹槽、外活塞密封面和均匀分布在活塞主体外部的径向凸起，外活塞密封面设置于环形凹槽的上方，径向凸起设置于环形凹槽的下方，活塞主体的顶端面上设置有与环形凹槽连通的下部周向弹簧槽、下部插销孔和轴向泄压孔A，下部插销孔两个径向凸起之间，下部插销孔由从上往下顺次设置的螺纹孔和阶梯通孔组成，下部插销孔内设置有下部插销、下部插销弹簧和下部插销弹簧压帽，下部插销弹簧压帽由外六角拧紧结构A、外螺纹A和中心通孔组成，外螺纹A与下部插销孔的螺纹孔连接，下部插销上端部插入中心通孔内，下部插销孔的梯形通孔的大孔内设置有下部插销弹簧，下部插销弹簧套在下部插销上且其顶端部固定于下部插销弹簧压帽上，所述的下部周向弹簧槽内设置有螺钉孔A，螺钉孔A内连接有弹簧固定螺钉；所述的旋转阀门为环形状，旋转阀门的中部设置有中心定位台阶孔，旋转阀门的顶表面上且以中心定位台阶孔为圆心均匀分布有多个下部周向定位器、轴向泄压孔B和上部插销孔，下部周向定位器的顶部设置有与上部周向定位器的斜面A相配合的斜面B，旋转阀门的底表面上设置有下部周向弹簧槽相对应的上部周向弹簧槽，上部插销孔由从上往下顺次设置的螺纹孔和阶梯通孔组成，上部插销孔内设置有上部插销、上部插销弹簧和上部插销弹簧压帽，上部插销弹簧压帽由外六角拧紧结构B、外螺纹B、中心盲孔组成，外螺纹B与上部插销孔的螺纹孔连接，上部插销设置于上部插销孔的梯形通孔内且其下端部插装于中心通孔内，上部插销弹簧设置于该梯形通孔的大孔内且套在上部插销上，上部插销弹簧的顶端部固定于中心盲孔内，上部周向弹簧槽内设置有螺钉孔B，螺钉孔B内连接有弹簧固定螺钉，上部周向弹簧槽内的弹簧固定螺钉与下部周向弹簧槽内的弹簧固定螺钉之间连接处于拉伸状态的周向弹簧；所述的中心压圈为环形状，中心压圈的柱面上设置有定位台阶面，中心压圈的顶部设置有台阶通孔，所述的中心压圈穿过旋转阀门的中心定位台阶孔装配于活塞主体的中心压圈定位孔内，中心压圈经螺栓A贯穿台阶通孔且与中心压圈螺纹孔连接固定于活塞主体上；
所述的下壳体为柱形状，下壳体内设置有与活塞体装配孔，活塞体装配孔上设置有多个径向凹槽，下壳体内还设置有连通径向凹槽的溢流环槽，下壳体的柱面上均匀分布有多个轴向紧固器B，轴向紧固器B的顶部设置有垂向设置的壳体连接台阶孔，下壳体的顶端面上还设置有轴向凹槽和L型溢流槽，L型溢流槽连通溢流环槽和轴向凹槽；
所述的活塞主体插装于活塞体装配孔内，活塞主体的径向凸起插装于下壳体的径向凹槽内，上壳体的轴向凸起插装于轴向凹槽内，轴向凸起内的上壳体泄压孔与L型溢流槽连通，上壳体的轴向紧固器A与下壳体的轴向紧固器B对接，且下壳体经螺栓B贯穿壳体连接台阶孔且与壳体连接螺纹孔连接固定于上壳体上，所述的旋转阀门设置于活塞腔内。
所述的柱体上还设置有卸扣槽。
所述的弹簧固定螺钉的头部设置有弹簧装配孔。
所述的周向弹簧的两端均设置有圆环，圆环固定于弹簧装配孔上。
本专利技术具有以下优点：（1）当该接头安装在钻头上时，其产生的轴向脉冲可间歇性的增加钻压，提高钻头在高塑性地层中的吃入能力，同时能够减少岩屑在钻头表面的附着，提高钻头的抗泥包性能。（2）当该接头安装在两钻杆之间或钻头与其他钻具之间时，能使附近的钻杆或钻具发生轴向的振动，减小与井壁与钻杆或钻具之间的摩阻，避免定向井中因钻杆或钻具与井壁接触而造成的托压现象。
附图说明
图1为脉冲式钻井接头爆炸图；
图2为上壳体结构示意图；
图3为上壳体剖面图；
图4为活塞体爆炸图；
图5为活塞主体剖面图；
图6为下部插销孔装配图；
图7为下部插销弹簧压帽结构示意图；
图8为上、下部周向弹簧槽装配图；
图9为弹簧固定螺钉结构示意图；
图10为周向弹簧结构示意图；
图11为旋转阀门结构示意图；
图12为上部插销孔装配图；
图13为上部插销弹簧压帽结构示意图；
图14为中心压圈结构示意图；
图15为下壳体结构示意图；
图16为本专利技术与上部钻井工具和钻头的安装示意图；
图17为本专利技术与两钻杆的安装示意图；
图18为活塞体和上壳体初始状态示意图；
图19为上部插销被下部插销顶起状态示意图；
图20为活塞腔泄压图；
图21为活塞腔被压缩图；
图22为本专利技术的结构示意图；
图中，1-上壳体，2-活塞体，3-下壳体，4-上部中心水孔，5-锥形外螺纹，6-卸扣槽，7-轴向紧固器A，8-轴向凸起，9-上壳体泄压孔，10-注压孔，11-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉冲式钻井接头，其特征在于：它包括上壳体（1）、活塞体（2）和下壳体（3），上壳体（1）由从下往上顺次设置的柱体和锥体组成，柱体的底部设置有活塞腔（12），活塞腔（12）的底部上且以柱体中心为圆心均匀分布有多个上部周向定位器（11），上部周向定位器（11）的下部设置有斜面A，柱体柱面上且沿柱体的圆周方向均匀分布有多个轴向紧固器A（7）和轴向凸起（8），轴向紧固器A（7）上设置有垂向设置的壳体连接螺纹孔（13），每相邻两个轴向紧固器A（7）之间均设置有轴向凸起（8），轴向凸起（8）上设置有连通活塞腔（12）的上壳体泄压孔（9），锥体的外部设置有锥形外螺纹（5），锥体的中部设置有连通活塞腔（12）的上部中心水孔（4），锥体内还设置有连通上部中心水孔（4）和活塞腔（12）的注压孔（10）；所述的活塞体（2）由活塞主体（25）、旋转阀门（17）和中心压圈（16）组成，活塞主体（25）为柱形状，活塞主体（25）顶表面上且由上往下顺次设置有相互连通的中心压圈定位孔（20）、内活塞密封面（21）、下部中心水孔（41）和锥形内螺纹（42），中心压圈定位孔（20）的底部设置有中心压圈螺纹孔（29），活塞主体（25）的柱面上设置有环形凹槽（23）、外活塞密封面（22）和均匀分布在活塞主体（25）外部的径向凸起（24），外活塞密封面（22）设置于环形凹槽（23）的上方，径向凸起（24）设置于环形凹槽（23）的下方，活塞主体（25）的顶端面上设置有与环形凹槽（23）连通的下部周向弹簧槽（30）、下部插销孔（26）和轴向泄压孔A（28），下部插销孔（26）两个径向凸起（24）之间，下部插销孔（26）由从上往下顺次设置的螺纹孔和阶梯通孔组成，下部插销孔（26）内设置有下部插销（32）、下部插销弹簧（33）和下部插销弹簧压帽（34），下部插销弹簧压帽（34）由外六角拧紧结构A（43）、外螺纹A（44）和中心通孔（45）组成，外螺纹A（44）与下部插销孔（26）的螺纹孔连接，下部插销（32）上端部插入中心通孔（45）内，下部插销孔（26）的梯形通孔的大孔内设置有下部插销弹簧（33），下部插销弹簧（33）套在下部插销（32）上且其顶端部固定于下部插销弹簧压帽（34）上，所述的下部周向弹簧槽（30）内设置有螺钉孔A（46），螺钉孔A（46）内连接有弹簧固定螺钉（47）；所述的旋转阀门（17）为环形状，旋转阀门（17）的中部设置有中心定位台阶孔（49），旋转阀门（17）的顶表面上且以中心定位台阶孔（49）为圆心均匀分布有多个下部周向定位器（37）、轴向泄压孔B（35）和上部插销孔（36），下部周向定位器（37）的顶部设置有与上部周向定位器（11）的斜面A相配合的斜面B，旋转阀门（17）的底表面上设置有下部周向弹簧槽（30）相对应的上部周向弹簧槽（50），上部插销孔（36）由从上往下顺次设置的螺纹孔和阶梯通孔组成，上部插销孔（36）内设置有上部插销（38）、上部插销弹簧（39）和上部插销弹簧压帽（40），上部插销弹簧压帽（40）由外六角拧紧结构B（51）、外螺纹B（52）、中心盲孔（53）组成，外螺纹B（52）与上部插销孔（36）的螺纹孔连接，上部插销（38）设置于上部插销孔（36）的梯形通孔内且其下端部插装于中心通孔（45）内，上部插销弹簧（39）设置于该梯形通孔的大孔内且套在上部插销（38）上，上部插销弹簧（39）的顶端部固定于中心盲孔（53）内，上部周向弹簧槽（50）内设置有螺钉孔B（54），螺钉孔B（54）内连接有弹簧固定螺钉（47），上部周向弹簧槽（50）内的弹簧固定螺钉（47）与下部周向弹簧槽（30）内的弹簧固定螺钉（47）之间连接处于拉伸状态的周向弹簧（18）；所述的中心压圈（16）为环形状，中心压圈（16）的柱面上设置有定位台阶面（56），中心压圈（16）的顶部设置有台阶通孔（57），所述的中心压圈（16）穿过旋转阀门（17）的中心定位台阶孔（49）装配于活塞主体（25）的中心压圈定位孔（20）内，中心压圈（16）经螺栓A（15）贯穿台阶通孔（57）且与中心压圈螺纹孔（29）连接固定于活塞主体（25）上；所述的下壳体（3）为柱形状，下壳体（3）内设置有与活塞体装配孔（63），活塞体装配孔（63）上设置有多个径向凹槽（59），下壳体（3）内还设置有连通径向凹槽（59）的溢流环槽（62），下壳体（3）的柱面上均匀分布有多个轴向紧固器B（64），轴向紧固器B（64）的顶部设置有垂向设置的壳体连接台阶孔（61），下壳体（3）的顶端面上还设置有轴向凹槽（60）和L型溢流槽（58），L型溢流槽（58）连通溢流环槽（62）和轴向凹槽（60）；所述的活塞主体（25）插装于活塞体装配孔（63）内，活塞主体（25）的径向凸起（24）插装于下壳体（3）的径向凹槽（59...

【技术特征摘要】
1.一种脉冲式钻井接头，其特征在于：它包括上壳体（1）、活塞体（2）和下壳体（3），上壳体（1）由从下往上顺次设置的柱体和锥体组成，柱体的底部设置有活塞腔（12），活塞腔（12）的底部上且以柱体中心为圆心均匀分布有多个上部周向定位器（11），上部周向定位器（11）的下部设置有斜面A，柱体柱面上且沿柱体的圆周方向均匀分布有多个轴向紧固器A（7）和轴向凸起（8），轴向紧固器A（7）上设置有垂向设置的壳体连接螺纹孔（13），每相邻两个轴向紧固器A（7）之间均设置有轴向凸起（8），轴向凸起（8）上设置有连通活塞腔（12）的上壳体泄压孔（9），锥体的外部设置有锥形外螺纹（5），锥体的中部设置有连通活塞腔（12）的上部中心水孔（4），锥体内还设置有连通上部中心水孔（4）和活塞腔（12）的注压孔（10）；
所述的活塞体（2）由活塞主体（25）、旋转阀门（17）和中心压圈（16）组成，活塞主体（25）为柱形状，活塞主体（25）顶表面上且由上往下顺次设置有相互连通的中心压圈定位孔（20）、内活塞密封面（21）、下部中心水孔（41）和锥形内螺纹（42），中心压圈定位孔（20）的底部设置有中心压圈螺纹孔（29），活塞主体（25）的柱面上设置有环形凹槽（23）、外活塞密封面（22）和均匀分布在活塞主体（25）外部的径向凸起（24），外活塞密封面（22）设置于环形凹槽（23）的上方，径向凸起（24）设置于环形凹槽（23）的下方，活塞主体（25）的顶端面上设置有与环形凹槽（23）连通的下部周向弹簧槽（30）、下部插销孔（26）和轴向泄压孔A（28），下部插销孔（26）两个径向凸起（24）之间，下部插销孔（26）由从上往下顺次设置的螺纹孔和阶梯通孔组成，下部插销孔（26）内设置有下部插销（32）、下部插销弹簧（33）和下部插销弹簧压帽（34），下部插销弹簧压帽（34）由外六角拧紧结构A（43）、外螺纹A（44）和中心通孔（45）组成，外螺纹A（44）与下部插销孔（26）的螺纹孔连接，下部插销（32）上端部插入中心通孔（45）内，下部插销孔（26）的梯形通孔的大孔内设置有下部插销弹簧（33），下部插销弹簧（33）套在下部插销（32）上且其顶端部固定于下部插销弹簧压帽（34）上，所述的下部周向弹簧槽（30）内设置有螺钉孔A（46），螺钉孔A（46）内连接有弹簧固定螺钉（47）；所述的旋转阀门（17）为环形状，旋转阀门（17）的中部设置有中心定位台阶孔（49），旋转阀门（17）的顶表面上且以中心定位台阶孔（49）为圆心均匀分布有多个下部周向定位器（37）、轴向泄压孔B（35）和上部插销孔（36），下部周向定位器（37）的顶部设置有与上部周向定位器（11）的斜面A相配合的斜面B，旋转阀门（17）的底表面上设置有下部周向弹簧槽（30）相对应的上部周向弹簧槽（50），上部插销孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宗涛，张建华，
申请(专利权)人：成都迪普金刚石钻头有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51