一种基于粘滑振动自适应带侧水眼的复合钻头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于粘滑振动自适应带侧水眼的复合钻头，解决了现有技术中牙轮

【技术实现步骤摘要】
一种基于粘滑振动自适应带侧水眼的复合钻头


[0001]本技术涉及石油开采
，具体涉及一种基于粘滑振动自适应带侧水眼的复合钻头。

技术介绍

[0002]近年来，优快钻井已经成为各油田和研究院的重点工作方向，如申请号为US20160053551A1的专利，公布了一种名为TerrAdapt的自适应钻头，能通过自身的自动化控制来减小井下故障的发生频率，提高钻进速度。所述专利搭载自调整切割深度控制元件，可以根据其正在钻进的地层具体情况来调整自身的攻击性，从而减少振动、粘滑效应和冲击荷载。根据Baker Hughes公布的数据：钻穿同一套夹层， TerrAdapt钻头的ROP比邻井提高了27%，扭矩变化降低90%，粘滑效应大大减少，钻井进尺增加713英尺（提高27%），同时花费的精力也比传统PDC钻头少了很多。
[0003]粘滑振动主要是钻头在井底深部钻井过程中忽停忽动的非均匀运动现象，是由于扭转振动引起的。切削深度太深时，钻头不能随着钻柱旋转而旋转，会导致切削齿脱落或断裂，严重影响钻井效率，增加钻井成本。PDC钻头的使用受地层限制，地层较软会导致切削深度过深而引起粘滑振动，现场用牙轮
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PDC复合钻头来适应复杂地层，但是牙轮
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PDC复合钻头钻入地层后切削齿、牙轮齿切削深度比例不能改变，当钻头发生粘滑时，牙轮下压，牙轮齿切入深度增加，切削齿切入深度减小（此时切削比发生了变化），解除粘滑振动，如果切削比不变的话，振动就会一直继续，进而导致切削齿脱落或断裂，严重影响钻井效率，增加钻井成本。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种基于粘滑振动自适应带侧水眼的复合钻头，以解决现有技术中牙轮
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PDC复合钻头钻入地层后切削齿、牙轮齿切削深度比例不能改变的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本技术提供了以下技术方案：
[0006]本技术提供的一种基于粘滑振动自适应带侧水眼的复合钻头，包括柱状的钻头连接柱和连接于钻头连接柱上的钻头体，所述钻头体包括至少三个牙轮钻头和至少三个PDC刀翼，所述PDC刀翼的外侧安装有切削齿；其中，
[0007]所述钻头体上在对应每一个牙轮钻头的安装位置均设有一个牙爪，所述牙爪上设有侧水眼，所述牙爪内设有液压腔一，所述侧水眼与液压腔一相通；所述液压腔一的底部设有活塞，所述活塞上连接有牙轮连接杆，所述牙轮连接杆的另一端与牙轮钻头连接；
[0008]所述钻头体内部设有钻井液注入通道，所述钻头体的底部设有水眼；所述钻头体内开设有与钻井液注入通道相通的钻井液总流道、与液压腔一相通的钻井液流道一和与水眼相通的钻井液流道二；
[0009]所述钻井液总流道分别与钻井液流道一、钻井液流道二连接，还包括用于钻井液
流道一限流的限流装置；所述限流装置包括具有限流空腔的安装壳体和液压限流装置，所述钻井液流道一的底部连接有套管一；所述液压限流装置包括钻头体内的液压油流道、与液压油流道相通的液压腔二、设置在液压腔二内的滑动块、连接在滑动块上的连杆、连接在连杆另一端的阀芯；所述阀芯的外形与所述套管一相适应，且阀芯的外壁与套管一的内壁滑动密封连接，所述阀芯在滑入套管一内的极限位置处设有限位块一；所述液压腔二、连杆、阀芯以及钻井液总流道和钻井液流道一的连接处均设置于安装壳体的限流空腔内；
[0010]所述PDC刀翼内具有容纳液压油的液压油腔体，所述液压油流道的另一端与所述液压油腔体相通，所述切削齿通过受压缩进结构安装在PDC刀翼的外侧，所述切削齿的安装位置与所述液压油腔体相对应，且切削齿的安装端通过受压缩进结构能滑入所述液压油腔体内。
[0011]可选的或优选的，所述液压腔一的内壁在对应活塞上、下极限位置处设有两组止动销。
[0012]可选的或优选的，所述牙轮钻头和PDC刀翼间隔设置。
[0013]可选的或优选的，所述牙轮钻头和PDC刀翼为均为三个或四个。
[0014]可选的或优选的，还包括偏置弹性装置一，所述偏置弹性装置一的一端与滑动块连接，所述偏置弹性装置一的另一端与液压腔二的顶部连接。
[0015]可选的或优选的，还包括偏置弹性装置二，所述偏置弹性装置二的一端与活塞连接，所述偏置弹性装置二的另一端与液压腔一的底部连接。
[0016]可选的或优选的，所述偏置弹性装置一和偏置弹性装置二均由多组弹簧组成。
[0017]可选的或优选的，所述钻井液总流道的进液端连接有单向阀。
[0018]可选的或优选的，所述受压缩进结构包括与切削齿外形相适应的套管二和设置在切削齿外侧的限位块二，所述套管二安装在PDC刀翼内，所述切削齿的外壁与套管二的内壁滑动密封连接，所述限位块二的设置位置为切削齿滑入套管二内的极限位置处。
[0019]可选的或优选的，所述切削齿的安装端为圆柱形结构，且切削齿安装端的外形与套管二相匹配。
[0020]基于上述技术方案，本技术实施例至少可以产生如下技术效果：
[0021]（1）本技术提供的基于粘滑振动自适应带侧水眼的复合钻头，由牙轮钻头和PDC刀翼复合而成，PDC刀翼上的切削齿和牙轮钻头的切削深度比例可以改变；当发生粘滑振动时，牙轮钻头下降，使切削齿切入深度变浅，可以解除粘滑振动；具有灵活性高，对地层适应性强的优势。
[0022]（2）本技术提供的基于粘滑振动自适应带侧水眼的复合钻头，设置了侧水眼，通过侧水眼喷射钻井液，可以防止钻井过程中钻头泥包。
附图说明
[0023]图1是本技术实施例1半剖面的结构示意图；
[0024]图2是本技术实施例1的仰视图；
[0025]图3是本技术实施例1中牙轮钻头的连接示意图；
[0026]图4是本技术实施例1中限流装置的工作示意图；
[0027]图5是图4中A部的放大示意图；
[0028]图6是图4中B部的放大示意图；
[0029]图7是本技术实施例2的仰视图。
[0030]图中：1、钻头连接柱；2、牙轮钻头；3、PDC刀翼；4、切削齿；5、牙爪；6、侧水眼；7、液压腔一；8、活塞；9、牙轮连接杆；10、钻井液注入通道；11、水眼；12、钻井液总流道；13、钻井液流道一；14、钻井液流道二；15、限流空腔；16、套管二；17、限位块二；18、液压油流道；19、液压腔二；20、滑动块；21、连杆；22、阀芯；23、止动销；24、安装壳体；25、偏置弹性装置一；26、偏置弹性装置二；27、牙齿；28、单向阀；29、固定块；30、注油孔；31、套管一；32、限位块一；33、液压油腔体。
具体实施方式
[0031]如图1
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图7所示：
[0032]实施例1：
[0033]本技术提供了一种基于粘滑振动自适应带侧水眼的复合钻头，包括钻头连接柱1和连接于钻头连接柱上1的钻头体。本技术在使用时，通过钻头连接柱1连接到钻柱上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于粘滑振动自适应带侧水眼的复合钻头，包括柱状的钻头连接柱和连接于钻头连接柱上的钻头体，其特征在于：所述钻头体包括至少三个牙轮钻头和至少三个PDC刀翼，所述PDC刀翼的外侧安装有切削齿；其中，所述钻头体上在对应每一个牙轮钻头的安装位置均设有一个牙爪，所述牙爪上设有侧水眼，所述牙爪内设有液压腔一，所述侧水眼与液压腔一相通；所述液压腔一的底部设有活塞，所述活塞上连接有牙轮连接杆，所述牙轮连接杆的另一端与牙轮钻头连接；所述钻头体内部设有钻井液注入通道，所述钻头体的底部设有水眼；所述钻头体内开设有与钻井液注入通道相通的钻井液总流道、与液压腔一相通的钻井液流道一和与水眼相通的钻井液流道二；所述钻井液总流道分别与钻井液流道一、钻井液流道二连接，还包括用于钻井液流道一限流的限流装置；所述限流装置包括具有限流空腔的安装壳体和液压限流装置，所述钻井液流道一的底部连接有套管一；所述液压限流装置包括钻头体内的液压油流道、与液压油流道相通的液压腔二、设置在液压腔二内的滑动块、连接在滑动块上的连杆、连接在连杆另一端的阀芯；所述阀芯的外形与所述套管一相适应，且阀芯的外壁与套管一的内壁滑动密封连接，所述阀芯在滑入套管一内的极限位置处设有限位块一；所述液压腔二、连杆、阀芯以及钻井液总流道和钻井液流道一的连接处均设置于安装壳体的限流空腔内；所述PDC刀翼内具有容纳液压油的液压油腔体，所述液压油流道的另一端与所述液压油腔体相通，所述切削齿通过受压缩进结构安装在PDC刀翼的外侧，所述切削齿的安装位置与所述液压油腔体相对应，且切削齿的安装端通过受压缩进结构能滑入所述液压油腔体内。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏长江，毛良杰，蔡明杰，曾松，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：新型
国别省市：