一種熱液輔助沖擊鉆井鉆頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油鉆井設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種熱液輔助沖擊鉆井鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]地?zé)嶙鳛榫G色、可再生資源被世界各國確定為維系社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的新“綠色能源”，在地?zé)嶝S富的國家已經(jīng)得到較好的開發(fā)和利用。地?zé)豳Y源可分為兩種類型:天然熱水資源和高溫巖體地?zé)豳Y源。高溫巖體地?zé)崾侵笢囟却笥?00°C的巖體中蘊(yùn)藏的地?zé)豳Y源，可以經(jīng)過人工開發(fā)，從巖體中直接提取出熱水蒸汽而直接用于發(fā)電和熱水利用，是可再生的“綠色能源”。我國具有豐富的高溫巖體地?zé)豳Y源，地?zé)豳Y源的開發(fā)利用對(duì)改善我國能源結(jié)構(gòu)，保證能源安全具有重大戰(zhàn)略意義。傳統(tǒng)機(jī)械鉆井技術(shù)已完全成熟，但在高溫巖體地?zé)崮茉撮_發(fā)鉆井施工中由于深部地層巖石堅(jiān)硬，造成機(jī)械鉆速極慢，鉆頭磨損嚴(yán)重，起下更換鉆頭頻繁，嚴(yán)重影響了鉆井時(shí)效，鉆井施工成本呈指數(shù)增長，這就亟需一種能夠避免鉆頭嚴(yán)重磨損，減少起下鉆次數(shù)，適合于深部堅(jiān)硬地層的鉆井鉆頭。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決以上問題，本實(shí)用新型提供一種熱液輔助沖擊鉆井鉆頭，它解決熱焰散裂鉆井技術(shù)存在的不足，能夠避免鉆頭嚴(yán)重磨損，減少起下鉆次數(shù)，顯著提高機(jī)械鉆速，降低鉆井施工成本，適合于深部堅(jiān)硬地層鉆井。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:提供一種熱液輔助沖擊鉆井鉆頭，它是由接頭、分離管、閥柱塞、復(fù)位彈簧一、密封件一、驅(qū)動(dòng)器、密封件二、復(fù)位彈簧二、鐵砧、導(dǎo)向螺帽、空氣間隙、燃燒室、鉆頭本體、鉆頭末端、出水管和噴嘴組成，鉆頭本體通過接頭與包含鉆鋌的鉆具組合相連，鉆頭本體內(nèi)縱向設(shè)置有相連的分離管和燃燒室直至鉆頭的末端，鉆頭本體上部設(shè)置有閥柱塞和復(fù)位彈簧一，在閥柱塞的下面設(shè)置有驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器下端設(shè)有鐵砧，鐵砧通過導(dǎo)向螺帽與鉆頭本體相連，驅(qū)動(dòng)器上設(shè)置有密封件一、密封件二和復(fù)位彈簧一、復(fù)位彈簧二，鉆頭末端設(shè)置有一個(gè)或若干個(gè)噴嘴和出水管，分離管和燃燒室位于閥柱塞、驅(qū)動(dòng)器和鐵砧之間，燃燒室和鐵砧之間設(shè)置有壓縮空氣間隙。
[0005]所述鉆頭本體表面鑲焊有抗磨合金。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:燃燒室直接安裝在鉆頭本體上，鉆頭在沖擊破巖的同時(shí)，超臨界熱液射流使巖石表面溫度升高，在巖石內(nèi)部產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力作用下使巖石破碎從巖石上剝落下來，輔助鉆頭破巖，可以提高可鉆性差的堅(jiān)硬地層機(jī)械鉆速。
【附圖說明】
[0007]下面根據(jù)圖進(jìn)一步對(duì)本實(shí)用新型加以說明
[0008]圖1是本實(shí)用新型剖視結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0009]圖2是本實(shí)用新型底部示意圖；
[0010]圖1、圖2中所示:1、接頭，2、分離管，3、閥柱塞，4、復(fù)位彈簧一，5、密封件一，6、驅(qū)動(dòng)器，7、密封件二，8、復(fù)位彈簧二，9、鐵砧，10、導(dǎo)向螺帽，11、空氣間隙，12、燃燒室，13、鉆頭本體，14、鉆頭末端，15、出水管，16、抗磨合金，17、噴嘴。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，需要說明的是，附圖僅用于解釋本實(shí)用新型，是對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的示意性說明，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限定。
[0012]在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。
[0013]如圖1、圖2所示，一種熱液輔助沖擊鉆井鉆頭，它是由接頭1、分離管2、閥柱塞3、復(fù)位彈簧一 4、密封件一 5、驅(qū)動(dòng)器6、密封件二 7、復(fù)位彈簧二 8、鐵砧9、導(dǎo)向螺帽10、空氣間隙11、燃燒室12、鉆頭本體13、鉆頭末端14、出水管15和噴嘴17組成，鉆頭本體13通過接頭I與包含鉆鋌的鉆具組合相連，鉆頭本體13內(nèi)縱向設(shè)置有相連的分離管2和燃燒室12直至鉆頭的末端14，鉆頭本體13上部設(shè)置有閥柱塞3和復(fù)位彈簧一 4，在閥柱塞3的下面設(shè)置有驅(qū)動(dòng)器6，驅(qū)動(dòng)器6下端設(shè)有鐵砧9，鐵砧9通過導(dǎo)向螺帽10與鉆頭本體13相連，驅(qū)動(dòng)器6上設(shè)置有密封件一 5、密封件二 7和復(fù)位彈簧一 4、復(fù)位彈簧二 8，鉆頭末端14設(shè)置有一個(gè)或若干個(gè)噴嘴17和出水管15，分離管2和燃燒室12位于閥柱塞3、驅(qū)動(dòng)器6和鐵石占9之間，燃燒室12和鐵砧9之間設(shè)置有壓縮空氣間隙11。
[0014]所述鉆頭本體13表面鑲焊有抗磨合金16。
[0015]施工時(shí)將鉆頭本體13與上部鉆柱相連，工作原理是:鉆井液從地面通過鉆柱輸送至鉆頭內(nèi)，推動(dòng)位于鉆頭本體13上部的閥柱塞3和復(fù)位彈簧4快速壓縮驅(qū)動(dòng)器6進(jìn)入鐵砧9，使鉆頭本體13作上下運(yùn)動(dòng)對(duì)巖石表面產(chǎn)生沖擊，鉆井液可對(duì)鉆頭本體13起到冷卻作用，通過出水管15噴射而出，燃料、水和氧化劑從地面通過分離管2進(jìn)入燃燒室12，將燃料和氧化劑預(yù)加熱后在燃燒室12的水相環(huán)境中產(chǎn)生超臨界(壓力>22.064MPa，溫度>373.95°C )熱液火焰，燃燒室12內(nèi)的水因此被加熱至超臨界溫度，連同燃燒產(chǎn)物一起通過鉆頭末端14的一個(gè)或若干個(gè)噴嘴17噴射而至巖石表面，由于巖石的低熱傳導(dǎo)性，在高溫的作用下，巖石表面溫度增加，巖石內(nèi)部產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，巖石表面以下的裂紋沿著平行于巖石表面的方向擴(kuò)展，當(dāng)達(dá)到一臨界尺寸，受熱區(qū)開始膨脹破碎成碎片，從巖石上剝落下來，因此，超臨界熱液射流與鉆頭在鉆井液的作用下產(chǎn)生的沖擊共同作用，輔助鉆頭破巖，產(chǎn)生的巖肩沿著鉆頭本體13與井眼之間的環(huán)空運(yùn)移到地面。
[0016]本實(shí)用新型燃燒室12直接安裝在鉆頭本體13上，鉆頭在沖擊破巖的同時(shí)，超臨界熱液射流使巖石表面溫度升高，在巖石內(nèi)部產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力作用下使巖石破碎從巖石上剝落下來，輔助鉆頭破巖，可以提高可鉆性差的堅(jiān)硬地層機(jī)械鉆速，它解決熱焰散裂鉆井技術(shù)存在的不足，能夠避免鉆頭嚴(yán)重磨損，減少起下鉆次數(shù)，顯著提高機(jī)械鉆速，降低鉆井施工成本，適合于深部堅(jiān)硬地層鉆井。
[0017]以上所述為本實(shí)用新型的實(shí)施例，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種改進(jìn)和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等均應(yīng)含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熱液輔助沖擊鉆井鉆頭，它是由接頭(1)、分離管(2)、閥柱塞(3)、復(fù)位彈簧一(4)、密封件一(5)、驅(qū)動(dòng)器(6)、密封件二(7)、復(fù)位彈簧二⑶、鐵砧(9)、導(dǎo)向螺帽(10)、空氣間隙(11)、燃燒室(12)、鉆頭本體(13)、鉆頭末端(14)、出水管(15)和噴嘴(17)組成，其特征在于:鉆頭本體(13)通過接頭(I)與包含鉆鋌的鉆具組合相連，鉆頭本體(13)內(nèi)縱向設(shè)置有相連的分離管(2)和燃燒室(12)直至鉆頭的末端(14)，鉆頭本體(13)上部設(shè)置有閥柱塞(3)和復(fù)位彈簧一(4)，在閥柱塞(3)的下面設(shè)置有驅(qū)動(dòng)器￠)，驅(qū)動(dòng)器￠)下端設(shè)有鐵砧(9)，鐵砧(9)通過導(dǎo)向螺帽(10)與鉆頭本體(13)相連，驅(qū)動(dòng)器(6)上設(shè)置有密封件一(5)、密封件二(7)和復(fù)位彈簧一(4)、復(fù)位彈簧二(8)，鉆頭末端(14)設(shè)置有一個(gè)或若干個(gè)噴嘴(17)和出水管(15)，分離管⑵和燃燒室(12)位于閥柱塞(3)、驅(qū)動(dòng)器(6)和鐵砧(9)之間，燃燒室(12)和鐵砧(9)之間設(shè)置有壓縮空氣間隙(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種熱液輔助沖擊鉆井鉆頭，其特征在于:鉆頭本體(13)表面鑲焊有抗磨合金(16)。
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種熱液輔助沖擊鉆井鉆頭，鉆頭本體通過接頭與包含鉆鋌的鉆具組合相連，鉆頭本體內(nèi)縱向設(shè)置有相連的分離管和燃燒室直至鉆頭的末端，鉆頭本體上部設(shè)置有閥柱塞和復(fù)位彈簧一，在閥柱塞的下面設(shè)置有驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器下端設(shè)有鐵砧，鐵砧通過導(dǎo)向螺帽與鉆頭本體相連，驅(qū)動(dòng)器上設(shè)置有密封件一、密封件二和復(fù)位彈簧一、復(fù)位彈簧二，鉆頭末端設(shè)置有一個(gè)或若干個(gè)噴嘴和出水管，分離管和燃燒室位于閥柱塞、驅(qū)動(dòng)器和鐵砧之間，燃燒室和鐵砧之間設(shè)置有壓縮空氣間隙，它解決熱焰散裂鉆井技術(shù)存在的不足，能夠避免鉆頭嚴(yán)重磨損，減少起下鉆次數(shù)，顯著提高機(jī)械鉆速，降低鉆井施工成本，適合于深部堅(jiān)硬地層鉆井。
【IPC分類】E21B10-36, E21B7-18
【公開號(hào)】CN204511305
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520038665
【發(fā)明人】蔣衛(wèi)東, 吳志均, 梁沖, 王鵬, 晏軍
【申請(qǐng)人】蔣衛(wèi)東
【公開日】2015年7月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月20日