一种钻头提速装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种钻头提速装置，包括圆筒状的本体，所述本体内限定有流体流通的第一通道；设置在所述第一通道内的阀机构，所述阀机构具有变压通道，以及设置在所述第一通道内并与所述阀机构相连的控制机构。其中，所述控制机构能够在流过第一通道的流体的作用下进行周期性的运动，并带动阀机构进行周期性的旋转。所述阀机构设置为当其进行周期性旋转时能够周期性地改变所述变压通道的尺寸，使得流过变压通道的流体产生周期性变化的往复轴向冲击并输送至钻头。击并输送至钻头。击并输送至钻头。

【技术实现步骤摘要】
一种钻头提速装置


[0001]本专利技术涉及钻井领域，具体地涉及一种钻头提速装置。

技术介绍

[0002]PDC钻头是钻井作业中常用的钻头之一，具有良好的钻进效率。然而，这种在中钻头硬以上及高研磨性地层的应用中存在严重的“粘滑”现象，导致钻头的吃入深度不够、使用寿命低等问题。同时，PDC钻头的“粘滑”现象也会导致钻柱扭转振荡、钻进过程不稳定，尤其是钻遇软硬交替及非均质性地层时会发生剧烈的不规则振动，容易造成复合切削片崩齿，导致PDC钻头失效，对于钻头和钻具造成巨大的损害。
[0003]为解决上述问题，目前常用的做法是在PDC钻头增加扭力冲击器、射流冲击器等钻井提速工具。但是这些工具在非均质性深部地层中提速效果不佳，地层适应性差。

技术实现思路

[0004]针对如上所述的技术问题，本专利技术旨在提出一种钻头提速装置。本专利技术的钻头提速装置能够有效地提高钻头在非均质性深部地层的钻进效率，并能够提高钻进过程的稳定性。
[0005]根据本专利技术，提供了一种钻头用提速装置，包括圆筒状的本体，所述本体内限定有流体流通的第一通道；设置在所述第一通道内的阀机构，所述阀机构具有变压通道，以及设置在所述第一通道内并与所述阀机构相连的控制机构。
[0006]其中，所述控制机构能够在流过第一通道的流体的作用下进行周期性的运动，并带动阀机构进行周期性的旋转。所述阀机构设置为当其进行周期性旋转时能够周期性地改变所述变压通道的节流面积，使得流过变压通道的流体产生周期性变化的往复轴向冲击并输送至钻头。r/>[0007]在一个优选的实施例中，所述控制机构包括设置在所述本体内并与所述阀机构相连的第一筒体和套设在第一筒体外侧的能够带动第一筒体进行同步旋转的第二筒体，以及换向组件。所述换向组件能够使得第二筒体在一定角度范围内进行周期性的往复旋转，从而使得第二筒体能够带动第一筒体及阀机构进行周期性的旋转。
[0008]在一个优选的实施例中，所述换向组件包括设置在所述第一通道内并处于所述阀机构下游的支撑座，以及套设在所述第二筒体外侧的第三筒体。所述支撑座将第一通道分为位于支撑座上游的第二通道和位于支撑座下游的第三通道，其中所述第二通道内的流体压力高于第三通道内的流体压力。
[0009]其中，在所述第二筒体和第三筒体之间形成有多个独立的空腔，所述第二筒体的外侧具有多个能够分别伸入所述空腔中并将相应的空腔隔断为第一腔体和第二腔体的分隔体，所述第一腔体和第二腔体能够交替地连分别通第二通道和第三通道，使得各所述分隔体能够在两侧的第一腔体和第二腔体之间所形成的压差作用下在相应的空腔内进行往复移动，并带动第二筒体进行往复转动。
[0010]在一个优选的实施例中，在所述第三筒体的内壁上设置有多个能够与第二筒体外壁相接的凸台，所述空腔布置在相邻的任意两个凸台的之间。
[0011]在一个优选的实施例中，在所述第一筒体上设置有多个沿径向贯穿第一筒体的外壁从而与第二通道相连通的第一高压流道，以及沿第一筒体轴向延伸并与所述第三通道相连通的第一低压流道。
[0012]在所述第二筒体上沿周向设置有多个第一配流通道，所述第一配流通道沿径向贯穿第二筒体，使得所述第一腔体和第二腔体能够通过第一配流通道分别与所述第一高压流道和第一低压流道相连通，从而在第一腔体和第二腔体之间产生压力差。
[0013]在一个优选的实施例中，在所述第一筒体和第二筒体之间设置有限位组件，使得所述第一筒体在第二筒体旋转至与所述空腔的端部相接的极限位置后能够相对于第二筒体继续旋转，从而使得第一腔体和第二腔体分别与第一低压流道和第一高压流道相连通，导致第二筒体和第一筒体沿与第一方向相反的第二方向进行同步转动。
[0014]在一个优选的实施例中，在所述第三筒体的外壁上还设置有连通第二通道的第二高压通道，在所述凸台上设置有连通第三通道的第二低压通道，在所述分隔体的周向两侧还分别设置有紧靠分隔体的贯穿第二筒体的第一配流通道。
[0015]其中，所述分隔体两侧的第二配流通道设置为当分隔体运动至于所述凸台相接的位置时使得靠近凸台的第二配流通道与第二高压通道相连通，远离凸台的第二配流通道与第二低压通道相连通，从而在分隔体的周向两侧形成压力差。
[0016]在一个优选的实施例中，所述阀机构包括连接在一起的圆盘状的定阀盘阀盘和动阀盘阀盘，所述定阀盘阀盘和动阀盘阀盘上分别设置有一个或多个第一通孔和第二通孔。所述第一通孔和第二通孔分别沿轴向贯穿定阀盘和动阀盘，使得第一通孔和第二通孔能够对应连通，并形成为所述变压通道。所述动阀盘能够相对于定阀盘转动，从而改变所述变压通道的通流面积。
[0017]在一个优选的实施例中，在所述第一筒体的内侧还设置有防砂筒，在所述防砂筒上沿周向均匀地设置有多个贯穿所述防砂筒的过流孔，在所述过流孔内设置有滤砂网。
[0018]在一个优选的实施例中，在所述第三筒体两端的外壁上还分别设置有紧固件。
[0019]在一个优选的实施例中，在所述第三筒体的下端还设置有定位组件。所述定位组件包括设置在第三筒体下端的固定筒、沿径向插入所述固定筒的防掉环、以及能够沿轴向伸入所述固定筒的定位筒，所述定位筒能够在伸入所述固定筒后沿径向将所述防掉环推出。在所述本体与所述防掉环相对应的内壁上设置有能够使得防掉环伸入的环形凹槽。
附图说明
[0020]下面将参照附图对本专利技术进行说明。
[0021]图1显示了根据本专利技术的一个实施例的钻头提速装置的示意图。
[0022]图2为图所示的钻头提速装置的定阀盘的示意图。
[0023]图3为图1所示的钻头提速装置的第一筒体的示意图。
[0024]图4为图1所示的钻头提速装置的第二筒体的示意图。
[0025]图5为图1所示的钻头提速装置的第三筒体的示意图。
[0026]图6为图1所述的钻头提速装置的第二筒体相对于第三筒体旋转的示意图。
[0027]图7为图1所述的钻头提速装置第一筒体相对第二筒体转动换向的示意图。
[0028]图8为图1所示的钻头提速装置的防砂筒的示意图。
[0029]图9为图1所示的钻头提速装置的紧固件的示意图。
[0030]图10为图1所示的钻头提速装置的固定筒的示意图。
[0031]图11为图1所示的钻头提速装置的防掉环的示意图。
[0032]图12为图1所示的钻头提速装置的定位筒的示意图。
[0033]在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本专利技术的原理，并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
[0034]下面通过附图来对本专利技术进行介绍。在本文中，所述“上端”、“上侧”或类似用语表示指向井口的一端、一侧；所述“下端”、“下侧”或类似用语表示远离井口的一端、一侧。
[0035]图1显示了根据本专利技术的一个实施例的钻头提速装置100。如图1所示，所述钻头提速装置100包括本体10。在所述本体10的下端处连接有钻头(未示出)。所述本体10设置为管状，在所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻头提速装置(100)，包括：圆筒状的本体(10)，所述本体内限定有流体流通的第一通道(15)；设置在所述第一通道内的阀机构(20)，所述阀机构具有变压通道(22)，以及，设置在所述第一通道内并与所述阀机构相连的控制机构(30)，其中，所述控制机构能够在流过第一通道的流体的作用下进行周期性的运动，并带动阀机构进行周期性的旋转，所述阀机构设置为当其进行周期性旋转时能够周期性地改变所述变压通道的通流面积，使得流过变压通道的流体产生周期性变化的压力波动，形成能够输送至钻头的轴向冲击。2.根据权利要求1所述的钻头提速装置，其特征在于，所述控制机构包括设置在所述本体(10)内并与所述阀机构相连的第一筒体(40)和套设在第一筒体外侧的能够带动第一筒体进行同步旋转的第二筒体(50)，以及，换向组件(60)，所述换向组件能够使得第二筒体在一定角度范围内进行周期性的往复旋转，从而使得第二筒体能够带动第一筒体及阀机构进行周期性的旋转。3.根据权利要求2所述的钻头提速装置，其特征在于，所述换向组件包括设置在所述第一通道内并处于所述阀机构(20)下游的支撑座(62)，以及套设在所述第二筒体外侧的第三筒体(70)，所述支撑座将第一通道分为位于支撑座上游的第二通道(151)和位于支撑座下游的第三通道(152)，其中所述第二通道内的流体压力高于第三通道内的流体压力，其中，在所述第二筒体和第三筒体之间形成有多个独立的空腔(71)，所述第二筒体的外侧具有多个能够分别伸入所述空腔中并将相应的空腔隔断为第一腔体(751)和第二腔体(752)的分隔体(56)，所述第一腔体和第二腔体能够分别交替地连通第二通道和第三通道，使得各所述分隔体能够在两侧的第一腔体和第二腔体之间所形成的流体压差作用下在相应的空腔内进行往复转动，并带动第二筒体进行往复转动。4.根据权利要求3所述的钻头提速装置，其特征在于，在所述第三筒体(70)的内壁上设置有多个能够与所述第二筒体(50)的外壁对接的凸台(72)，各所述空腔在周向上布置在相邻的两个凸台之间。5.根据权利要求4所述的钻头提速装置，其特征在于，在所述第一筒体(40)上设置有多个沿径向贯穿第一筒体的外壁从而与第二通道相连通的第一高压流道(45)，以及沿第一筒体轴向延伸并与所述第三通道相连通的第一低压流道(47)，在所述分隔体的周向两侧还分别设置有紧靠分隔体的第一配流通道(55)，所述第一配流通道沿径向贯穿第二筒体，使得所述第一腔体和第二腔体能够通过第一配流通道分别与所述第一高压流道和第一低压流道相连通，从而在第一腔体和第二腔体之间产生压力差。6.根据权利要求5所述的钻头提速装置，其特征在于，在所述第一筒体和第二筒体...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔晓杰，赵建军，陈武君，臧艳彬，赵晨熙，尹慧博，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：