一种压力自适应PDC钻头制造技术

本发明专利技术公开了一种压力自适应PDC钻头，包括钻头本体、接头、刀翼、排屑槽和喷嘴，钻头本体安装在接头上，其上方有刀翼，刀翼包括刀翼保径、刀翼冠部和切削齿，排屑槽位于刀翼之间，喷嘴包括压力自适应喷嘴和普通喷嘴，压力自适应喷嘴包括外壳体、滑动杆、滑套、弹簧、限位螺帽，其中滑套分为固定滑套和活动滑套，根据滑套种类不同，压力自适应喷嘴分为压力自适应喷嘴a和压力自适应喷嘴b。本发明专利技术解决了现有的PDC钻头在工作中出现钻头泥包和排屑槽泥包的技术问题。技术问题。技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种压力自适应PDC钻头


[0001]本专利技术涉及PDC钻头领域，具体涉及一种压力自适应PDC钻头。

技术介绍

[0002]PDC钻头由于更快的机械钻速，更长的使用寿命被广泛用于油气钻井，通常的PDC钻头包含接头、钻头本体、本体内部有流体通道、多个刀翼、刀翼上钎焊有切削齿、刀翼之间形成排屑槽、排屑槽内安装有喷嘴，喷嘴与本体内部流体通道连通，钻头接头与上部钻柱螺纹连接。钻井液从钻柱内由钻头本体内部流体通道并经喷嘴喷射而出进入井眼与钻具形成的环空，钻井液除用于切削齿冷却，还具有携岩及维持井壁稳定的作用。常规的PDC钻头的喷嘴与钻头内部流道和井眼环空处于连通状态，钻井过程中，当停泵接立柱的时候，井眼环空内的携带有岩屑的钻井液在环空液柱压力作用下容易倒灌入钻头本体内部流体通道内，并在再次开泵循环时不能及时排出，造成部分喷嘴堵死，影响钻头切削齿冷却和携岩，并进一步引发钻头泥包，影响钻头机速和钻头使用寿命。另一方面，钻头在下钻过程中，在经过高粘质泥岩或长裸眼井段时，容易在靠近保径位置的排屑槽内形成下钻泥包，而钻头喷嘴通常安装在本体上并指向井眼钻进方向，不能直接冲洗保径位置的排屑槽，当遭遇排屑槽泥包时，常规的提高排量、冲甩钻具组合也很难解决下钻钻头排屑槽泥包问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种压力自适应PDC钻头，以解决PDC钻头在工作中出现钻头泥包和排屑槽泥包的技术问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了一种压力自适应PDC钻头，包括钻头本体、接头、刀翼、排屑槽和喷嘴，钻头本体安装在接头上，其上方有刀翼，刀翼包括刀翼保径、刀翼冠部和切削齿，排屑槽位于刀翼之间，喷嘴包括压力自适应喷嘴和普通喷嘴，压力自适应喷嘴包括外壳体、滑动杆、滑套、弹簧、限位螺帽，其中滑套分为固定滑套和活动滑套，根据滑套种类不同，压力自适应喷嘴分为压力自适应喷嘴a和压力自适应喷嘴b。
[0005]具体的，所述压力自适应喷嘴a中使用固定滑套，固定滑套安装在外壳体a内，滑动杆a穿过固定滑套并安装在固定滑套内，滑动杆a与外壳体a和固定滑套形成可沿轴线方向滑动的结构，滑动杆a上套接有弹簧a，弹簧a被限位螺帽a预压在固定滑套内。
[0006]具体的，所述压力自适应喷嘴a中滑动杆a上端呈倒锥形，该倒锥形结构形成的锥面a在弹簧a预紧力作用下预压在喷嘴壳体内圆锥面a上。
[0007]具体的，所述压力自适应喷嘴a中外壳体a、滑动杆a和固定滑套共同形成了压力自适应喷嘴通道。
[0008]具体的，所述压力自适应喷嘴b中使用活动滑套，活动滑套内安装有弹簧b，活动滑套和弹簧b一起套接于滑动杆b，弹簧b两端面受活动滑套和滑动杆b上的台阶限位，滑动杆b和外壳体b可以通过螺纹、焊接的方式与喷嘴外壳固定连接，滑动杆b下端与限位螺帽b通过螺纹连接。
[0009]具体的，所述活动滑套可相对滑动杆b沿轴线方向滑动，滑动杆b上套接有弹簧b，弹簧b被限位螺帽b预压在活动滑套内，滑动杆b顶端开设有喷嘴孔。
[0010]具体的，所述活动滑套下端呈倒锥形，该倒锥形结构形成的锥面b在弹簧b的弹力作用下预压在喷嘴壳体内圆锥面b上。
[0011]具体的，所述压力自适应喷嘴b中外壳体b、滑动杆b和活动滑套共同形成了压力自适应喷嘴通道。
[0012]具体的，所述压力自适应喷嘴可通过螺纹连接、焊接、嵌接的方式安装到与PDC钻头上，可根据情况有选择的使用压力自适应喷嘴a和压力自适应喷嘴b或将其组合使用，也可以混合使用普通喷嘴。
[0013]具体的，所述压力自适应喷嘴可以安装在指向井底的钻头本体上，还可以倒置安装在指向井眼的靠近刀翼保径处的排屑槽内。
[0014]基于上述技术方案，本专利技术实施例至少可以产生如下技术效果：（1）本专利技术提供的一种压力自适应PDC钻头，正常钻进时，通过控制排量和泵压，仅指向井底的压力自适应喷嘴开启，而指向钻头保径用于清除排屑槽泥包的压力自适应喷嘴处于锁闭状态，当停泵接立柱后，继续钻进时，若出现机械钻速明显降低或泵压升高等现象，或钻头下钻后机速明显低于预期，判断可能原因为钻头泥包时，通过增加排量提高管柱内的液柱压力与环空液柱压力差，直到该压力差高于自适应压力喷嘴开启阈值时，倒置安装的压力自适应喷嘴开启，开启后钻井液直接清洗泥包的排屑槽，可有效清除排屑槽泥包，完成泥包清除后，通过降低排量和泵压使得管柱内的液柱压力与环空液柱压力差低于自适应压力喷嘴开启阈值时，指向钻头保径的压力自适应喷嘴又恢复到锁闭状态，这样就可以有效确保钻头指向井底喷嘴的切削齿冷却和井底钻井液携岩能力，达到保护钻头切削齿和延长钻头使用寿命的目的。
[0015]（2）本专利技术提供的一种压力自适应PDC钻头，采用了两种不同用途的压力自适应喷嘴安装方式。一种是指向井底方向，主要用于井底清洗携岩和切削齿冷却；另一种是倒置安装指向井口或保径方向，主要用于清除下钻泥包或停泵泥包，可实现停泵接立柱时自行锁闭喷嘴，防止井眼环空钻井液倒灌进入钻柱内部流道堵塞喷嘴。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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本专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0017]图1是本专利技术实施例安装多种喷头的PDC钻头结构示意图；图2是本专利技术实施例安装有压力自适应喷嘴a的PDC钻头结构示意图；图3是本专利技术实施例安装有压力自适应喷嘴b的PDC钻头结构示意图；图4是本专利技术实施例压力自适应喷嘴a的结构示意图1；图5是本专利技术实施例压力自适应喷嘴a的结构示意图2；图6是本专利技术实施例压力自适应喷嘴b的结构示意图1；图7是本专利技术实施例压力自适应喷嘴b的结构示意图2；
图8是本专利技术实施例普通喷嘴的结构示意图。
[0018]图中：1
‑
钻头本体、2
‑
接头、3
‑
刀翼、301
‑
刀翼保径、302
‑
刀翼冠部、303
‑
切削齿、4
‑
排屑槽、5
‑
压力自适应喷嘴a、501
‑
外壳体a、502
‑
滑动杆a、503
‑
固定滑套、504
‑
弹簧a、505
‑
限位螺帽a、506
‑
锥面a、507
‑
圆锥面a、6
‑
压力自适应喷嘴b、601
‑
外壳体b、602
‑
滑动杆b、603
‑
活动滑套、604
‑
弹簧b、605
‑
限位螺帽b、606
‑
锥面b、607
‑
圆锥面b、608
‑
喷嘴孔、7
‑
普通喷嘴。
具体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压力自适应PDC钻头，包括钻头本体（1）、接头（2）、刀翼（3）、排屑槽（4）和喷嘴，钻头本体（1）安装在接头（2）上，其上方有刀翼（3），刀翼（3）包括刀翼保径（301）、刀翼冠部（302）和切削齿（303），排屑槽（4）位于刀翼（3）之间，其特征在于，所述喷嘴包括压力自适应喷嘴和普通喷嘴（7），所述压力自适应喷嘴包括外壳体、滑动杆、滑套、弹簧、限位螺帽，其中滑套分为固定滑套（503）和活动滑套（603），根据滑套种类不同，压力自适应喷嘴分为压力自适应喷嘴a（5）和压力自适应喷嘴b（6）。2.根据权利要求1所述的一种压力自适应PDC钻头，其特征在于，所述压力自适应喷嘴a（5）中使用固定滑套（503），所述固定滑套（503）安装在外壳体a（501）内，滑动杆a（502）穿过固定滑套（503）并安装在固定滑套（503）内，所述的滑动杆a（502）与外壳体a（501）和固定滑套（503）形成可沿轴线方向滑动的结构，所述滑动杆a（502）上套接有弹簧a（504），所述弹簧a（504）被限位螺帽a（505）预压在固定滑套（503）内。3.根据权利要求2所述的一种压力自适应PDC钻头，其特征在于，所述压力自适应喷嘴a（5）中滑动杆a（502）上端呈倒锥形，该倒锥形结构形成的锥面a（506）在弹簧a（504）预紧力作用下预压在喷嘴壳体内圆锥面a（507）上。4.根据权利要求2所述的一种压力自适应PDC钻头，其特征在于，所述压力自适应喷嘴a（5）中外壳体a（501）、滑动杆a（502）和固定滑套（503）共同形成了压力自适应喷嘴通道。5.根据权利要求1所述的一种压力自适应PDC钻头，其特征在于，所述压力自适应喷嘴b（6）中使用活动滑套（603），所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘成亮，杜起浪，刘明，
申请(专利权)人：成都迪普金刚石钻头有限责任公司，
类型：发明
国别省市：