一种冲击-刮削复合PDC钻头制造技术

本发明专利技术公开了一种冲击‑刮削复合PDC钻头，包括钻头体、外壳、固定切削结构、冲击结构；冲击结构包括上圆盘、内腔体、上活阀、冲锤、限流盘、冲头，所述上圆盘和限流盘固定在钻头外壳两端，内腔体安装在上圆盘和限流盘之间，上活阀和冲锤可在内腔体内上下运动，冲头安装在钻头冠部中心，冲锤与冲头螺纹连接。本发明专利技术与传统冲击类工具相比，不需要额外的配套冲击器来进行外部能量输入，能显著提高钻头吃入岩石的深度，缓解粘滑效应，从而提高钻头的破岩效率。具有结构简单、易操作、传递效率高且兼具自动换向等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种冲击-刮削复合PDC钻头
本专利技术涉及钻井工具
，特别涉及一种钻头，具体是一种冲击-刮削复合PDC钻头。
技术介绍
近年来，随着油气资源勘探开发技术的进步以及世界各国对能源需求量的不断增加，勘探领域面临更多的深层、超深层油气井。常规的钻头在面临深井、超深井和深部难钻岩层，例如高硬度、高塑性致密、严重不均质等地层，没有良好的适应性，钻进速率慢导致钻井效率非常低，从而大大提高了钻井的成本。目前在钻井井下工具的选择中，PDC钻头由于其高耐磨性且运动部件少等特点而被广泛使用。但是，随着钻井深度的增加，PDC钻头表现出打滑以及不钻进的现象，且切削齿齿的热磨损加剧，导致了钻井效率低、成本高等突出问题。为了解决上述问题，国内外专家和学者通过给PDC钻头增加轴向的载荷，来增加PDC切削齿的吃入力。相关方面的改进研究有许多，比如中石化研究院设计的钻头与冲击器配套使用的钻井方法。相比同样作业条件下的其他机械钻井来说，钻头的钻速有了显著的提高，由此证明了给PDC钻头加上轴向的载荷是有效可行的。类似的实验还有国外的Scottpowell等人所做的研本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冲击-刮削复合PDC钻头，其特征在于，包括钻头体（1）、外壳（5）、固定切削结构、冲击结构、钻头连接段（16）；所述外壳（5）为中空结构的筒体，其筒体顶部为椭圆面结构，其筒体底部连接到钻头连接段（16）；所述固定切削结构设置于椭圆面结构上，固定切削结构包括多个设置在钻头体（1）上的刀翼（3），刀翼（3）设置在外壳（5）顶部并呈现周向阵列排布，且刀翼（3）在外壳（5）顶部中心处留出空白，所述外壳（5）顶部中心处的空白设有连接到外壳（5）内侧的通孔，在外壳（5）内安装冲击结构，冲击结构的一部分延伸出外壳（5）顶部的通孔。/n

【技术特征摘要】
1.一种冲击-刮削复合PDC钻头，其特征在于，包括钻头体（1）、外壳（5）、固定切削结构、冲击结构、钻头连接段（16）；所述外壳（5）为中空结构的筒体，其筒体顶部为椭圆面结构，其筒体底部连接到钻头连接段（16）；所述固定切削结构设置于椭圆面结构上，固定切削结构包括多个设置在钻头体（1）上的刀翼（3），刀翼（3）设置在外壳（5）顶部并呈现周向阵列排布，且刀翼（3）在外壳（5）顶部中心处留出空白，所述外壳（5）顶部中心处的空白设有连接到外壳（5）内侧的通孔，在外壳（5）内安装冲击结构，冲击结构的一部分延伸出外壳（5）顶部的通孔。


2.根据权利要求1所述的一种冲击-刮削复合PDC钻头，其特征在于，钻头连接段（16）内径小于外壳（5）的筒体内径，钻头连接段（16）和外壳（5）连接后，形成一个台阶；在外壳（5）的筒体两端分别设有上圆盘（14）和限流盘（10），上圆盘（14）与钻头连接段的台阶抵紧，在上圆盘（14）和限流盘（10）之间安装有内腔体（13），所述内腔体（13）为中空筒体，在内腔体（13）内侧设有多级台阶，并将整个内腔体内侧分为上中下三段，上段（13-1）安装有上活阀（12），上活阀（12）可沿着上段（13-1）内部轴向运动，下段（13-3）安装有冲锤（11），冲锤（11）可沿着下段内部轴向运动，中段为上活阀（12）和冲锤（11）的过渡段，上活阀（12）和冲锤（11）在沿着上段（13-1）和下段（13-3）做轴向运动时，各自的一部分会进入中段（13-2）并在中段内发生接触；上活阀（12）和冲锤（11）均设有贯穿的流道结构，并在相互接触面设有一块接触板（12-1），使上活阀（12）和冲锤（11）接触的时候封闭两者的贯穿的流道结构。


3.根据权利要求2所述的一种冲击-刮削复合PDC钻头，其特征在于，上活阀（12）为中空筒体结构，其侧面设有一段凸缘，使其在上段内侧活动的时候通过凸缘限位，且其运动过程中与上段的台阶周向密封；上活阀（12）下端连接接触板（12-1），接触板（12-1）为锥形结构，接触板（12-1）与上活阀（12）的筒体边缘连接，并在连接处设有多个通孔，作为分流口，使其形成贯穿的流道结构，分流口的倾斜角度为25°；
冲锤（11）为中空筒体结构，并在其侧面设有一段凸缘，使其在下段内侧活动的时候通过凸缘限位，在冲锤（11）内部对应凸缘段的位置设有一实体段（11-1），在实体段（11-1）上设有多个通孔或通槽，使其形成贯穿的流道结构，所述实体段为锥形结构；在实体段下侧固定有冲头（9），冲头（9）另一端设有冲击齿（8）；
接触板（12-1）与冲锤（11）的中空筒体端部相配合，可盖住并封堵住冲锤（11），使冲锤（11）和上活阀（12）之间贯穿的流道被封堵；
上活阀（12）在上段的轴向运动空间长度小于冲锤（11）在下段的轴向运动空间长度。


4.根据权利要求3所述的一种冲击-刮削复...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡灿，李邦润，杨迎新，谢松，曹煜磊，任海涛，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51