【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于石油工程，具体属于一种能够实现正反向脉冲射流调制的高效破岩钻头及方法。
技术介绍
1、现有的3d齿钻头、高性能齿钻头、双级钻头及自适应钻头等多种类型钻头，取得了一定提速效果，但仍然没有达到钻井现场预期，进一步提高钻头破岩效率成为钻头领域研究的难题。
2、现场实践表明，实现井底降压、减小压持效应可以提高井底清岩效果从而提高钻井速度，了hydropulse负压脉冲工具实现了在钻头附近产生负压脉冲的目标，该系统在硬岩石钻进可提高钻速50％以上，但其结构复杂，至今未解决寿命问题，因此未能推广应用。针对上述背景，如果能研发出一种钻头，仅利用该钻头在井下即可实现降低环空钻井液压力从而提高井底清岩效果的目的，则其推广价值将会非常巨大，钻井速度有望进一步提高，钻井效率也会进一步提升。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种能够实现正反向脉冲射流调制的高效破岩钻头及方法，基于中心多棱齿调制井底钻井液正反向脉冲射流，降低环空钻井液压力，旨在不连接任何其他工具前提下产生井底降压效果，达到提高井底清岩效果的目的，又实现提高钻速的目标。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种能够实现正反向脉冲射流调制的高效破岩钻头，包括钻头接头、钻头冠部和调流体，钻头接头和钻头冠部固定连接内部形成中空通道，调流体转动支承于钻头冠部上的中空通道内部，调流体的上端圆筒凸伸于钻头冠部外，所述上端上轴向均布多个调流体反流通道，钻头接头上开有与调流体反流
3、进一步的，所述调流体的底端为传压传扭轴，所述传压传扭轴凸伸于钻头冠部外，传压传扭轴底端安装有多棱锥结构的中心压入碎岩齿。
4、进一步的，钻头接头外壁中部设置有卸扣槽，内壁中部设有调流体上部扶正圆面，反向喷嘴设置在卸扣槽与内侧调流体上部扶正圆面之间，反向喷嘴斜向上设置，设置角度大于45°。
5、进一步的，钻头冠部外侧设有刀翼，刀翼上设有多个切削齿。
6、进一步的，调流体过流孔的直径与钻头流道的直径相等。
7、进一步的，反向喷嘴与钻头流道数量相等。
8、进一步的，钻头接头内部的中空通道安装有止推轴承，止推轴承位于调流体中部整流体端面上方，调流体中部整流体端面为平面以与止推轴承底端面相抵接。
9、进一步的，钻头冠部内侧为台阶状圆孔，台阶状圆孔上部为第一圆孔、下部为第二圆孔，第一圆孔和第二圆孔之间通过过渡台阶面连接，第一圆孔上支承有tc轴承，调流体的中部整流体支承于第二圆孔上且其端部凸伸于第二圆孔外部，调流体的中部整流体支承于tc轴承内部。
10、进一步的，钻头接头的中空通道、第一圆孔和第二圆孔三者同轴设置。
11、本专利技术还提供一种能够实现正反向脉冲射流调制的高效破岩钻头的使用方法，调流体旋转时，当调流体过流孔与钻头流道重合，调流体反流通道与反向喷嘴不重合，钻井液经调流体过流孔流到钻头底部清洗岩屑，通过调流体过流孔与钻头流道在调流体旋转过程中重合和不重合的不断切换，从而实现对井底脉冲射流的调制；
12、调流体旋转时，当调流体过流孔与钻头流道不重合时，调流体反流通道与反向喷嘴重合，钻井液流经调流体反流通道、反向喷嘴进入环空，通过调流体反流通道与反向喷嘴在调流体旋转过程中重合和不重合的不断切换，从而实现对环空方向脉冲射流的调制。
13、与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：
14、本专利技术提供一种能够实现正反向脉冲射流调制的高效破岩钻头，通过钻头接头1上的反向喷嘴101与设置在调流体6上的调流体反流通道604，钻头冠部4内部开设的钻头流道401与设置在调流体6上的调流体过流孔601交替连通，实现了正反向脉冲射流的调制，从而达到降低井底环空压差提高井底清岩效果的目的，又实现提高钻速的目标，其结构和工作原理简单，不影响其他钻井工序的实施；本钻头适用范围广，可用于直井、定向井和水平井等各种井型，并且可以直接与动力钻具或其他进下工具配合使用。
15、本专利技术钻头能减少井底岩屑的压持效应，降低围岩压力，达到提高射流清岩和辅助破岩的目的，在使用过程中，其操作施工与常规pdc钻头使用规定完全相同，对地面设施、钻井管柱、井下动力钻具及工具都无特殊要求，有利于推广和使用。
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1.一种能够实现正反向脉冲射流调制的高效破岩钻头，其特征在于，包括钻头接头(1)、钻头冠部(4)和调流体(6)，钻头接头(1)和钻头冠部(4)固定连接内部形成中空通道，调流体(6)转动支承于钻头冠部(4)上的中空通道内部，调流体(6)的上端圆筒凸伸于钻头冠部(4)外，所述上端上轴向均布多个调流体反流通道(604)，钻头接头(1)上开有与调流体反流通道(604)数量相等的反向喷嘴(101)，反向喷嘴(101)的底端通过调流体反流通道(604)与中空通道连通；钻头冠部(4)内部开设有多个与中空通道连通的钻头流道(401)，调流体(6)的中部整流体上贯穿设置有与钻头流道(401)数量相等的调流体过流孔(601)，调流体过流孔(601)的顶端与钻头接头(1)内部中空通道连通，调流体过流孔(601)底端与钻头流道(401)连通，反向喷嘴(101)与钻头流道(401)交错布置。
2.根据权利要求1所述的一种能够实现正反向脉冲射流调制的高效破岩钻头，其特征在于，所述调流体(6)的底端为传压传扭轴(602)，所述传压传扭轴(602)凸伸于钻头冠部(4)外，传压传扭轴(602)底端安装
3.根据权利要求1所述的一种能够实现正反向脉冲射流调制的高效破岩钻头，其特征在于，钻头接头(1)外壁中部设置有卸扣槽，内壁中部设有调流体上部扶正圆面，反向喷嘴(101)设置在卸扣槽与内侧调流体上部扶正圆面之间，反向喷嘴(101)斜向上设置，设置角度大于45°。
4.根据权利要求1所述的一种能够实现正反向脉冲射流调制的高效破岩钻头，其特征在于，钻头冠部(4)外侧设有刀翼(402)，刀翼(402)上设有多个切削齿(403)。
5.根据权利要求1所述的一种能够实现正反向脉冲射流调制的高效破岩钻头，其特征在于，调流体过流孔(601)的直径与钻头流道(401)的直径相等。
6.根据权利要求1所述的一种能够实现正反向脉冲射流调制的高效破岩钻头，其特征在于，反向喷嘴(101)与钻头流道(401)数量相等。
7.根据权利要求1所述的一种能够实现正反向脉冲射流调制的高效破岩钻头，其特征在于，钻头接头(1)内部的中空通道安装有止推轴承(2)，止推轴承(2)位于调流体(6)中部整流体端面上方，调流体(6)中部整流体端面为平面以与止推轴承(2)底端面相抵接。
8.根据权利要求1所述的一种能够实现正反向脉冲射流调制的高效破岩钻头，其特征在于，钻头冠部(4)内侧为台阶状圆孔，台阶状圆孔上部为第一圆孔、下部为第二圆孔，第一圆孔和第二圆孔之间通过过渡台阶面连接，第一圆孔上支承有TC轴承(3)，调流体(6)的中部整流体支承于第二圆孔上且其端部凸伸于第二圆孔外部，调流体(6)的中部整流体支承于TC轴承(3)内部。
9.根据权利要求8所述的一种能够实现正反向脉冲射流调制的高效破岩钻头，其特征在于，钻头接头(1)的中空通道、第一圆孔和第二圆孔三者同轴设置。
10.权利要求1-9中任一项所述的一种能够实现正反向脉冲射流调制的高效破岩钻头的使用方法，其特征在于，调流体(6)旋转时，当调流体过流孔(601)与钻头流道(401)重合，调流体反流通道(604)与反向喷嘴(101)不重合，钻井液经调流体过流孔(601)流到钻头底部清洗岩屑，通过调流体过流孔(601)与钻头流道(401)在调流体(6)旋转过程中重合和不重合的不断切换，从而实现对井底脉冲射流的调制；
...【技术特征摘要】
1.一种能够实现正反向脉冲射流调制的高效破岩钻头，其特征在于，包括钻头接头(1)、钻头冠部(4)和调流体(6)，钻头接头(1)和钻头冠部(4)固定连接内部形成中空通道，调流体(6)转动支承于钻头冠部(4)上的中空通道内部，调流体(6)的上端圆筒凸伸于钻头冠部(4)外，所述上端上轴向均布多个调流体反流通道(604)，钻头接头(1)上开有与调流体反流通道(604)数量相等的反向喷嘴(101)，反向喷嘴(101)的底端通过调流体反流通道(604)与中空通道连通；钻头冠部(4)内部开设有多个与中空通道连通的钻头流道(401)，调流体(6)的中部整流体上贯穿设置有与钻头流道(401)数量相等的调流体过流孔(601)，调流体过流孔(601)的顶端与钻头接头(1)内部中空通道连通，调流体过流孔(601)底端与钻头流道(401)连通，反向喷嘴(101)与钻头流道(401)交错布置。
2.根据权利要求1所述的一种能够实现正反向脉冲射流调制的高效破岩钻头，其特征在于，所述调流体(6)的底端为传压传扭轴(602)，所述传压传扭轴(602)凸伸于钻头冠部(4)外，传压传扭轴(602)底端安装有多棱锥结构的中心压入碎岩齿(603)。
3.根据权利要求1所述的一种能够实现正反向脉冲射流调制的高效破岩钻头，其特征在于，钻头接头(1)外壁中部设置有卸扣槽，内壁中部设有调流体上部扶正圆面，反向喷嘴(101)设置在卸扣槽与内侧调流体上部扶正圆面之间，反向喷嘴(101)斜向上设置，设置角度大于45°。
4.根据权利要求1所述的一种能够实现正反向脉冲射流调制的高效破岩钻头，其特征在于，钻头冠部(4)外侧设有刀翼(402)，刀翼(402)上设有多个切削齿(403)。
【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪涛，周波，梁红军，娄尔标，刘永旺，陈志涛，管志川，邹德永，余征，包盼虎，张权，张俊杰，罗翔，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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