一种新型片叠式钻头制造技术

一种新型片叠式钻头，主要由导液护罩、螺套滑位杆、锁套和叠盘单元构成。钻头钻进过程中，组配叠盘单元的螺套节紧密排列，钻头本体呈完整螺旋体，并以螺套滑位杆为轴做360度旋转，实现对地层岩石的破碎；钻头本体因附着物质被卡时，锁套解锁，螺套节和叠盘单元以杆芯为载体沿杆芯做轴向向上滑动并呈断开状态，钻头本体变成由多段小螺旋体组成的螺旋串，卡住钻头本体的物质会在钻头本体变形过程中形成三维异向碾压而松脱或进一步碎化，实现有效解卡。整个过程完全不需要对钻具系统做整体提升。叠盘单元受损或磨损严重时，对个别盘片采用拆卸对调换位调整或者拆卸直接换新的方式，即使钻头本体功能得到有效修复，具有较高的工程实际应用价值。程实际应用价值。程实际应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种新型片叠式钻头


[0001]本专利技术涉及一种新型片叠式钻头，即一种通过螺纹连接于钻铤的钻井工具，属于钻采装备制造


技术介绍

[0002]钻头是破碎岩石形成井眼的主要工具，钻头成本占钻井成本的三分之一左右。为改善钻头的效率、防卡以及修复等性能，从早期的刮刀钻头，到牙轮钻头、PDC钻头，甚至是兼具牙轮钻头和PDC钻头优点的混合钻头，除了在钻头材料上得到不断更新之外，在破岩过程中实现切削和研磨功能的钻头特征性结构也是钻头设计研究与开发关注的重点。

技术实现思路

[0003]为有效处理钻头卡紧和钻头修复的问题，本专利技术提供一种新型片叠式钻头，是对一种完全由可拆卸和更换的盘片构成的叠盘单元加以组配，形成的非一体化成型的钻头本体，其叠盘单元的梯牙和形成的螺旋形梯脊发挥切削、研磨作用，形成的螺旋形梯槽发挥导流和排屑作用；其盘片组成的叠盘单元在三维运动下能够改变钻头本体的空间结构形式以有效解决沉砂、井塌、落物、砂桥及泥包对钻头本体形成的卡紧问题，受损的任一盘片能够被拆卸并更换以实现钻头本体的局部快速修复。<br/>[0004]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型片叠式钻头，主要由导液护罩、螺套滑位杆、锁套和叠盘单元构成，呈礼帽状的导液护罩从上至下由螺纹接头、挡板和罩面三部分组成，螺套滑位杆由杆芯和螺套节组成，锁套由刹圈和圈轨组成，叠盘单元由盘片叠组而成，其特征是：导液护罩、锁套和叠盘单元均以螺套滑位杆为垂直投影面的形心轴，各叠盘单元之间按梯牙错位原则进行组配，使得钻头本体表面360度分布的梯牙集成螺旋形梯脊，而相邻两条梯脊之间的未被叠压的盘片盘面和叠面集成螺旋形梯槽；钻头钻进过程中，与螺套节组配的全部叠盘单元紧密排列，并由锁套固定压紧，此时钻头本体呈完整螺旋体并以螺套滑位杆为轴做360度旋转，实现对地层岩石的破碎；钻头本体因附着于其上的沉砂、落物、砂桥以及泥等物质被卡住无法进行有效旋转时，锁套解锁固定压紧功能，螺套节以杆芯为载体沿杆芯做轴向向上滑动并呈断开状态，此时钻头本体变成由多段小螺旋体组成的螺旋串；钻头本体在完整螺旋体和螺旋串两种状态相互转变的过程中，卡住钻头本体的物质会在钻头本体变形过程中以抛、抖、甩、振等方式，甚至三维异向碾压而松脱或进一步碎化，进而脱离钻头本体实现有效解卡，而且此过程完全不需要对钻具系统做整体提升操作；钻井操作过程中，由于各叠盘单元磨损度不同，钻头本体会由最初的柱状完整螺旋体或螺旋串，变成弹头状、橄榄状、鱼状、葫芦状等多种形态的完整螺旋体或螺旋串，各形态之间的转变过程中，钻头本体呈现出局部螺纹抛物面，更有利于发挥其研磨的作用；局部叠盘单元甚至个别盘片受损或磨损严重时，能够对个别叠盘单元或盘片采用拆卸对调换位或者拆卸直接换新的方式使得钻头本体功能得到快速有效修复。2.根据权利要求1所述的一种新型片叠式钻头，所述的导液护罩螺纹接头是具有满足结构强度需要的中空圆柱体，柱体内外侧壁均加工有螺纹，用以连接钻铤；挡板呈圆形，与螺纹接头垂直投影的外边界圆面尺寸完全一致，并作为螺纹接头的一个端面一体化成型连接；圆形挡板沿径周均匀分布有对钻井液等流体进行导流的导流孔，孔呈圆形、方形或异形；罩面与螺纹接头分别位于圆形挡板的两侧，挡板作为罩面顶部端面，罩面是一个变径环圈体的侧壁面，即变径环圈体状的罩面小口端圆形边界与圆形挡板的圆面外边界一体化成型连接，变径环圈体的侧壁母线为直线或曲线，变径环圈体状的罩面大口端圆形边界垂直方向上的投影范围小于叠盘单元盘片的原始旋转面范围，罩面对位于其下方的钻头本体形成保护作用；与螺纹接头相反一面的挡板中心处是杆位，用以定位连接于螺套滑位杆杆芯的非钉帽部分一侧的端面，连接方式采用焊接或其他固定方式。3.根据权利要求1所述的一种新型片叠式钻头，所述的螺套滑位杆杆芯呈钉形，由近圆柱体状的钉杆部分和扁柱体的钉帽部分组成；杆芯钉杆部分的圆柱体侧壁均匀分布多条平行的母线方向的卡道，卡道与杆芯侧壁一体化成型；杆芯钉杆部分的横截断面为圆周带有呈十字方位卡点的圆环面，卡点即卡道横截断面，卡点形状不限；杆芯与导液护罩的挡板垂直，其中非钉帽端头在导液护罩的罩面一侧一体化连接于挡板的杆位；杆芯钉杆部分内部能够穿越电路线及装配控制或感应元件等；杆芯钉帽部分横截断面为圆形、方形或异形，横截断面最大内切圆半径大于叠盘单元盘面上的盘心螺孔半径，钉帽部分侧壁母线高度为一个叠盘单元叠面高度的1/2。4.根据权利要求1所述的一种新型片叠式钻头，所述的螺套滑位杆螺套节数量多个，呈环柱体，按环柱体侧壁母线高度分为I类和II类两个类型；I类螺套节数量多个，其螺套高度为叠盘单元厚度的整数倍，II类螺套节数量一个，其螺套高度为叠盘单元厚度的整数倍减
1/2叠盘单元叠面高度；环柱体的内侧壁均匀分布有平行的母线方向的卡槽，卡槽横截断面形状与杆芯卡道横截断面的形状吻合，螺套节内部装设有触发其运动等的元件，此类元件与杆芯钉杆部分内部装配的控制或感应等元件连动，即螺套节能够通过其内侧壁卡槽与杆芯侧壁的卡道进行配合实现螺套节沿杆芯做轴向上、下滑动；环柱体外侧壁分布有外螺纹，用以组配叠盘单元；其特征是：钻头正常钻进过程中，螺套节在杆芯上连续排布，位于导液护罩与相邻的叠盘单元之间部位的外露杆芯长度处于最大化，叠盘单元部位的螺套节处于连续排布状态，全部螺套节和叠盘单元紧密排列并由锁套...

【专利技术属性】
技术研发人员：李剑虹，李存磊，马贵阳，王加翔，吴英浩，康屹涵，朱凯特，
申请(专利权)人：辽宁石油化工大学，
类型：发明
国别省市：