The utility model discloses a central rotary jet pulse internal grinding bit. Different from the conventional PDC drill bit, this design is equipped with a pulse generator, a central rotary jet rock breaking device, a negative pressure suction device and a rock cutting device. The pulse generating device comprises a drilling fluid flow, feed cavity, resonant cavity, resonant pipe outlet and diversion area, based on the organ pipe produced by liquid jet pulse excitation resonance; central jet rock breaking device includes a spray jet Center Road, beside the tributary channel, since the self rotation rotating nozzle, blade, jet. Based on branch and self rotating nozzle coordination, improve rock breaking and clearing efficiency; negative pressure suction device includes a reverse high-speed flow, pumping cavity, reverse jet characteristics in high speed pumping cavity negative pressure is formed based on pumping cuttings, reduce cuttinghold effect; cutting internal grinding device includes a mixing cavity, throat, acceleration in the grinding cavity, cavity, internal grinding body, bypass and diffusion chamber, pressure force, water wedge effect based on crushed rock carrying cuttings, improve the efficiency of removing cuttings bed.
【技术实现步骤摘要】
本技术属于油气井钻井领域,具体设计一种中心旋喷脉冲内磨钻头。
技术介绍
水平井钻井中,往往由于携岩不利、清岩不及时导致岩屑堆积,尤其是大颗粒岩屑,一旦岩屑未经有效切削就脱离井底,就无法返回井底实施粉碎。由此产生岩屑床,严重制约着机械钻速和钻井成本,导致憋泵、蹩钻,甚至卡钻等钻井复杂事故的发生。常规的解决方法多为提高钻速、增大排量、添加润滑剂,通过短距离上提下放钻具,将钻头附近的大颗粒岩屑推回井底重复破碎,虽然有一定的效果,但是降低了机械钻速,不能及时有效解决钻进中期的岩屑床。产生岩屑床一个很重要的原因就是大颗粒岩屑得不到有效地粉碎,前人研究和现场试验都充分证明,小尺寸岩屑的携岩效率明显大于大尺寸岩屑。因此将岩屑粉碎为更小的颗粒可以更好地清除水平井岩屑床。水力破岩技术在机械钻井领域已经得到大规模的应用,在现场取得了良好的效益,基于水射流理论的自旋转喷嘴在水平井钻井中,剪切拉伸破岩效率高、摩阻小、寿命长、工作平稳;基于射流理论,结合常规脉冲喷嘴与中心自旋转喷嘴水力辅助破岩,以期获得更好的破岩和清岩效果。脉冲射流以其非对称、非均匀、不稳定特性,相对常规稳态射流,可提高水力辅助破岩效率,理论研究和现场试验均证明脉冲射流在机械钻井领域有着广阔的应用前景。射流泵在采油、固井等领域已经得到大规模的应用,而如何将射流泵理论应用于岩屑的清岩、携岩却是一个新问题,将基于射流泵的负压抽汲理论应用于新型钻头的设计将是一个新方向,为清除水平井岩屑床提供一种新思路。
技术实现思路
本技术的第一目的在于利用脉冲射流和自旋转喷嘴射流提高机械钻速。为实现第一目的,本技术中心旋喷脉冲内磨钻头设计了 ...
【技术保护点】
一种新型中心旋喷脉冲内磨钻头,其特征在于加装了脉冲生成装置、中心旋喷破岩装置、负压抽汲装置和岩屑内磨装置:所述的脉冲生成装置包括钻井液流道、进给腔、谐振腔、谐振管出口和分流区;钻井液流道、进给腔、谐振腔、谐振管出口与分流区依次对接连通,分流区出口与反向高速流道、下喷旁支流道、下喷中心自旋转流道入口连通;各部分均为共轴圆柱形构造;进给腔管径是钻井液流道的1.2倍,谐振腔管径是流道的0.8倍,谐振管出口管径是流道的0.5倍,分流区管径是流道的2倍;所述的中心旋喷破岩装置包括下喷旁支流道、下喷中心自旋转流道、1个中心自旋转喷嘴、刀翼,下喷旁支流道与下喷中心自旋转流道均与分流区相连通,出口在钻头端部,下喷旁支流道中可均布安装3个脉冲喷嘴,下喷中心自旋转流道中安装1个自旋转喷嘴;所述的负压抽汲装置包括反向高速流道、抽汲腔;反向高速流道与分流区相连通,出口在混合腔;抽汲腔与钻头端部排屑槽连通,出口在混合腔;所述的岩屑内磨装置包括混合腔、喉道、加速腔、内磨腔、内磨体、旁通和扩散腔;混合腔外端与抽汲腔、反向高速流道连通,内端与喉道对接连通;喉道与加速腔对接连通,为圆柱形构造,管径为加速腔管径的0.5倍 ...
【技术特征摘要】
1.一种新型中心旋喷脉冲内磨钻头,其特征在于加装了脉冲生成装置、中心旋喷破岩装置、负压抽汲装置和岩屑内磨装置:所述的脉冲生成装置包括钻井液流道、进给腔、谐振腔、谐振管出口和分流区;钻井液流道、进给腔、谐振腔、谐振管出口与分流区依次对接连通,分流区出口与反向高速流道、下喷旁支流道、下喷中心自旋转流道入口连通;各部分均为共轴圆柱形构造;进给腔管径是钻井液流道的1.2倍,谐振腔管径是流道的0.8倍,谐振管出口管径是流道的0.5倍,分流区管径是流道的2倍;所述的中心旋喷破岩装置包括下喷旁支流道、下喷中心自旋转流道、1个中心自旋转喷嘴、刀翼,下喷旁支流道与下喷中心自旋转流道均与分流区相连通,出口在钻头端部,下喷旁支流道中可均布安装3个脉冲喷嘴,下喷中心自旋转流道中安装1个自旋转喷嘴;所述的负压抽汲装置包括反向高速流道、抽汲...
【专利技术属性】
技术研发人员:魏征,刘永升,高德利,
申请(专利权)人:中国石油大学北京,
类型:新型
国别省市:北京;11
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