一种钻头、钻头可监控系统以及钻头扭矩监控方法技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种钻头、钻头可监控系统以及钻头扭矩监控方法，涉及钻井设备技术领域，其中钻头的技术方案要点包括接头、钻头体和扭矩调节组件；接头用于连接钻柱，接头通过扭矩调节组件与钻头体连接；钻头体上固定设置有聚晶金刚石复合片钻头；扭矩调节组件包括外壳、碟簧、连接轴、第一摩擦片、第一刚体、第二摩擦片、第二刚体，达到了有效防止金刚石复合片齿的冲击破坏，大幅度提高PDC钻头的使用范围和寿命以及便于监测PDC钻头的扭矩及其工作状态的效果。

A kind of bit, bit monitoring system and bit torque monitoring method

【技术实现步骤摘要】
一种钻头、钻头可监控系统以及钻头扭矩监控方法
本专利技术实施例涉及钻井设备
，具体涉及一种钻头、钻头可监控系统以及钻头扭矩监控方法。
技术介绍
聚晶金刚石复合片钻头(PDC钻头)作为一种高效的破碎岩石的工具已经广泛应用于石油以及岩矿钻井中，为钻井的提速提效发挥了巨大的作用。但是由于PDC钻头的切削原件金刚石复合片的硬度高、脆性强、耐冲击性差等特点，在火成岩、砾石层等高硬度、不均质地层中使用效果不好，究其原因是钻进的扭矩过大造成冲击导致金刚石复合片先期损坏。因此，急需一种扭矩可控的PDC钻头来提高其适用范围和使用寿命。
技术实现思路
为此，本专利技术实施例提供一种钻头、钻头可监控系统以及钻头扭矩监控方法，以解决现有技术中PDC钻头适用地层受限以及先期损坏的问题。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：一种钻头，包括接头、钻头体和扭矩调节组件；所述接头用于连接钻柱，所述接头通过所述扭矩调节组件与所述钻头体连接；所述钻头体上固定设置有聚晶金刚石复合片钻头；所述扭矩调节组件包括外壳、碟簧、连接轴、第一摩擦片、第一刚体、第二摩擦片、第二刚体；所述外壳一端与所述接头滑动抵接，另一端与所述钻头体固定连接，所述碟簧、第一摩擦片、第一刚体、第二摩擦片、第二刚体均为与所述外壳同心设置且位于外壳内的环形片体；所述连接轴与所述外壳同心设置，连接轴一端与所述接头固定连接，另一端位于外壳内，所述碟簧、第一摩擦片、第一刚体、第二摩擦片、第二刚体套接在所述连接轴位于所述外壳内的部分的外侧；所述第二刚体分别与外壳和第二摩擦片固定连接，所述第一摩擦片与所述第二摩擦片滑动抵接，所述第一摩擦片背离第二摩擦片一侧与所述第一刚体固定连接，所述第一刚体背离第一摩擦片一侧与所述碟簧抵接，所述碟簧背离第一刚体一侧与所述连接轴下部分抵接，第一刚体、第一摩擦片分别与连接轴花键连接。进一步地，所述接头内成型有第一连接通道，所述连接轴内成型有第三连接通道，所述钻头体内成型有第二连接通道，所述第一连接通道、第三连接通道以及第二连接通道依次连通。进一步地，所述第一连接通道、第三连接通道以及第二连接通道分别偏心设置。进一步地，所述接头与所述连接轴之间设置有防倒螺钉，所述防倒螺钉穿透接头并进入连接轴内部，防倒螺钉分别与接头、连接轴螺纹连接。进一步地，所述聚晶金刚石复合片钻头与钻头体焊接固定。本专利技术还提供了一种钻头可监控系统，包括钻头和地面监控装置，所述地面监控装置用于监测为所述钻头提供钻井液的泵压波动频率。进一步地，所述地面监控装置包括压力传感器、A/D转换器、工控机、显示器、记录仪和报警器，所述压力传感器用于采集泵压信号，所述压力传感器与所述A/D转换器的输入端连接，所述A/D转换器的输出端与所述工控机连接，所述工控机分别与显示器、记录仪和报警器连接。本专利技术还提供了一种钻头可监控系统的钻头扭矩监控方法，包括以下步骤：步骤、正常钻进时，接头、钻头体和扭矩调节组件与钻柱同步旋转；步骤、压力传感器采集钻井液泵压的数值及波动频率的模拟信号并将模拟信号传递给A/D转换器，A/D转换器将模拟信号转换成数字信号后输入工控机；步骤、工控机将输入的数字信号处理后存储在工控机的同时，通过显示器显示并通过记录仪保存；步骤、工控机判断钻井液泵压的波动频率是否达到或超出预设的阈值；步骤、当步骤中判定为是时工控机控制报警器发出警报，提醒操作人员调整钻井参数；当步骤中判定为否时不发出警报；步骤、报警器报警后，操作人员根据当时的钻压、转速、排量、泵压、地层等因素做出综合判断，调整钻进参数直至泵压波动频率降到限定的频率以内。本专利技术实施例具有如下优点：1、本专利技术的扭矩可控的PDC钻头结构简单合理，机械零部件较少，可靠性强；2、本专利技术中设置的限扭矩结构，可有效防止金刚石复合片齿的冲击破坏，大幅度提高PDC钻头的使用范围和寿命；3、本专利技术中设置的地面扭矩监测装置，可有效监测PDC钻头的扭矩及其工作状态，并可通过调节钻进参数改善PDC钻头在井下的工作状况。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
能涵盖的范围内。图1为本专利技术实施例1提供的一种钻头结构示意图；图2为本专利技术实施例2中的地面控制装置连接关系示意图；图中：1、钻头体；11、第二连接通道；111、聚晶金刚石复合片钻头；2、外壳；3、碟簧；4、滑动面；5、连接轴；51、第三连接通道；6、接头；61、第一连接通道；7、防倒螺钉；8、第一摩擦片；81、第二摩擦片；9、第一刚体；91、第二刚体；101、压力传感器；102、A/D转换器；103、工控机；104、显示器；105、记录仪；106、报警器。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例一一种钻头，如图1所示，包括接头6、钻头体1和扭矩调节组件，其中，接头6用于连接钻柱，并通过扭矩调节组件与钻头体1连接，接头6为将钻柱提供的扭矩传递至钻头体1和扭矩调节组件的连接件。钻头体1上固定设置有聚晶金刚石复合片钻头111，聚晶金刚石复合片钻头111设置在钻头体1背离扭矩调节组件一侧，钻头体1旋转时可实现钻进过程，聚晶金刚石复合片钻头111与钻头体1焊接固定。扭矩调节组件包括外壳2、碟簧3、连接轴5、第一摩擦片8、第一刚体9、第二摩擦片81、第二刚体91，其中，外壳2为圆柱形的中空结构，外壳2与接头6共轴心，外壳2一端形成滑动面4，并通过该滑动面4与接头6滑动抵接，外壳2另一端与钻头体1固定连接，其连接方式可采用螺纹连接。碟簧3、第一摩擦片8、第一刚体9、第二摩擦片81、第二刚体91均为与外壳2同心设置且位于外壳2内的环形片体。连接轴5与外壳2同心设置，连接轴5一端与接头6固定连接，连接轴5与接头6的连接方式可以为螺纹连接，连接轴5另一端位于外壳2内，碟簧3、第一摩擦片8、第一刚体9、第二摩擦片81、第二刚体91套接在连接轴5位于外壳2内的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻头，其特征在于，包括接头(6)、钻头体(1)和扭矩调节组件；/n所述接头(6)用于连接钻柱，所述接头(6)通过所述扭矩调节组件与所述钻头体(1)连接；/n所述钻头体(1)上固定设置有聚晶金刚石复合片钻头(111)；/n所述扭矩调节组件包括外壳(2)、碟簧(3)、连接轴(5)、第一摩擦片(8)、第一刚体(9)、第二摩擦片(81)、第二刚体(91)；/n所述外壳(2)一端与所述接头(6)滑动抵接，另一端与所述钻头体(1)固定连接，所述碟簧(3)、第一摩擦片(8)、第一刚体(9)、第二摩擦片(81)、第二刚体(91)均为与所述外壳(2)同心设置且位于外壳(2)内的环形片体；/n所述连接轴(5)与所述外壳(2)同心设置，连接轴(5)一端与所述接头(6)固定连接，另一端位于外壳(2)内，所述碟簧(3)、第一摩擦片(8)、第一刚体(9)、第二摩擦片(81)、第二刚体(91)套接在所述连接轴(5)位于所述外壳(2)内的部分的外侧；/n所述第二刚体(91)分别与外壳(2)和第二摩擦片(81)固定连接，所述第一摩擦片(8)与所述第二摩擦片(81)滑动抵接，所述第一摩擦片(8)背离第二摩擦片(81)一侧与所述第一刚体(9)固定连接，所述第一刚体(9)背离第一摩擦片(8)一侧与所述碟簧(3)抵接，所述碟簧(3)背离第一刚体(9)一侧与所述连接轴(5)下部分抵接，第一刚体(9)、第一摩擦片(8)分别与连接轴(5)花键连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种钻头，其特征在于，包括接头(6)、钻头体(1)和扭矩调节组件；
所述接头(6)用于连接钻柱，所述接头(6)通过所述扭矩调节组件与所述钻头体(1)连接；
所述钻头体(1)上固定设置有聚晶金刚石复合片钻头(111)；
所述扭矩调节组件包括外壳(2)、碟簧(3)、连接轴(5)、第一摩擦片(8)、第一刚体(9)、第二摩擦片(81)、第二刚体(91)；
所述外壳(2)一端与所述接头(6)滑动抵接，另一端与所述钻头体(1)固定连接，所述碟簧(3)、第一摩擦片(8)、第一刚体(9)、第二摩擦片(81)、第二刚体(91)均为与所述外壳(2)同心设置且位于外壳(2)内的环形片体；
所述连接轴(5)与所述外壳(2)同心设置，连接轴(5)一端与所述接头(6)固定连接，另一端位于外壳(2)内，所述碟簧(3)、第一摩擦片(8)、第一刚体(9)、第二摩擦片(81)、第二刚体(91)套接在所述连接轴(5)位于所述外壳(2)内的部分的外侧；
所述第二刚体(91)分别与外壳(2)和第二摩擦片(81)固定连接，所述第一摩擦片(8)与所述第二摩擦片(81)滑动抵接，所述第一摩擦片(8)背离第二摩擦片(81)一侧与所述第一刚体(9)固定连接，所述第一刚体(9)背离第一摩擦片(8)一侧与所述碟簧(3)抵接，所述碟簧(3)背离第一刚体(9)一侧与所述连接轴(5)下部分抵接，第一刚体(9)、第一摩擦片(8)分别与连接轴(5)花键连接。


2.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，所述接头(6)内成型有第一连接通道(61)，所述连接轴(5)内成型有第三连接通道(51)，所述钻头体(1)内成型有第二连接通道(11)，所述第一连接通道(61)、第三连接通道(51)以及第二连接通道(11)依次连通。


3.根据权利要求2所述的钻头，其特征在于，所述第一连接通道(61)、第三连接通道(51)以及第二连接通道(11)分别偏心设置。


4.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，所述接头(6)与所述连接轴(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王克行，
申请(专利权)人：王克行，
类型：发明
国别省市：山东;37