破碎錘復(fù)合切削pdc鉆頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鉆井勘探工具的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種破碎錘復(fù)合切削roc鉆頭，工作時(shí)對(duì)巖石即有切削，又有輾壓，還要破碎錘擊，可以提高鉆井速度，同時(shí)更實(shí)用于超硬耐磨地層以及礫石地層。
【背景技術(shù)】
[0002]在油氣田開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，鉆井的速度和效率決定著開(kāi)發(fā)油田的快慢。在鉆井的過(guò)程中，當(dāng)遇到研磨極高的地層，很容易造成roc鉆頭速度慢，PDC復(fù)合片磨損快，鉆頭壽命短的問(wèn)題，此時(shí)無(wú)論是使用牙輪鉆頭還是孕鑲鉆頭都會(huì)增加鉆井周期，鉆井成本，而往往極硬地層的巖石是類似于石英砂巖地層，雖然硬度大，但是塑性差，粘性差，此時(shí)使用錘擊和輾壓的工藝可使其結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，利于切削。
[0003]另個(gè)問(wèn)題就是在礫石地層時(shí)，PDC鉆頭的復(fù)合片承受不規(guī)則的沖擊，鉆頭每旋轉(zhuǎn)一圈都要受到一次沖擊，使roc鉆頭壽命大大縮短，造成鉆頭報(bào)廢，同樣也容易出現(xiàn)鱉鉆，斷刀翼事故。
[0004]要解決這種問(wèn)題，就得從改變常規(guī)鉆頭的結(jié)構(gòu)，研發(fā)出一種鉆頭，可以對(duì)巖石進(jìn)行切削，輾壓，破碎三個(gè)功能同時(shí)交替進(jìn)行，針對(duì)以上鉆井難題將會(huì)得到一定的改進(jìn)成效，達(dá)到攻克的目的，鉆頭就會(huì)對(duì)以上的問(wèn)題進(jìn)行很好的解決。
[0005]為此，本發(fā)明的設(shè)計(jì)者有鑒于上述缺陷，通過(guò)潛心研究和設(shè)計(jì)，綜合長(zhǎng)期多年從事相關(guān)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)驗(yàn)和成果，研究設(shè)計(jì)出一種破碎錘復(fù)合切削roc鉆頭，以克服上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種破碎錘復(fù)合切削PDC鉆頭，其為了解決在鉆井過(guò)程中超硬地層，巖石磨耗比高，巖石不易切削，鉆頭破巖速率低，磨損快，鉆頭壽命短的技術(shù)難題，以及克服礫石地層鉆頭先期損壞的缺陷，還能提高鉆頭壽命，提升鉆井速度，降低鉆井成本。
[0007]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種破碎錘復(fù)合切削roc鉆頭，至少包括鉆頭本體和破碎錘，其特征在于:
[0008]所述鉆頭本體設(shè)有多條鉆頭刀翼，在鉆頭刀翼上布置有切削巖石的多個(gè)PDC切削齒，所述鉆頭本體設(shè)置有內(nèi)流道，所述鉆頭本體在鉆頭刀翼之間設(shè)有多個(gè)清洗孔，所述內(nèi)流道的前端與清洗孔連通，在鉆頭本體上設(shè)有至少一個(gè)破碎錘，所述破碎錘包含錘本體，所述錘本體的表面布置有多個(gè)切削單元。
[0009]其中:各清洗孔內(nèi)布置有保護(hù)鉆頭本體不受沖蝕損壞并能調(diào)節(jié)流量大小的活動(dòng)噴嘴，所述活動(dòng)噴嘴通過(guò)密封圈密封安裝于清洗孔中，能保護(hù)鉆頭本體不被流體沖蝕失效。
[0010]其中:所述錘本體的內(nèi)部加工有軸段，所述軸段可旋轉(zhuǎn)設(shè)置于一軸承座的前端，所述軸承座的后端固定于鉆頭本體上的安裝孔，并連通于內(nèi)流道。
[0011]其中:所述軸承座和錘本體之間設(shè)有軸承滾珠和密封圈，所述錘本體內(nèi)還設(shè)有供軸承滾珠置入的滾珠槽。
[0012]其中:于鉆頭本體內(nèi)流道內(nèi)安裝沖擊發(fā)生器，所述沖擊發(fā)生器由沖擊力傳遞閥板，沖擊錘體，氣缸，活塞，閥塞，閥板，閥芯，閥銷，分流閥柜，彈簧和流體分流端蓋組成。
[0013]其中:所述沖擊力傳遞閥板連接于沖擊錘體上，所述沖擊錘體安裝于氣缸內(nèi)，所述氣缸滑動(dòng)套設(shè)于活塞，所述活塞的后端依次設(shè)有閥塞、閥板和閥芯，所述閥塞凸設(shè)有閥銷，所述閥芯設(shè)有分流閥柜，所述流體分流端蓋設(shè)置于閥芯后端且設(shè)有抵觸于閥芯的彈簧。
[0014]其中:軸承座直接固定或者焊接與鉆頭本體上，鉆頭旋轉(zhuǎn)工作時(shí)，破碎錘繞軸旋轉(zhuǎn)，對(duì)巖石進(jìn)行擠壓和輾壓。
[0015]其中:鉆頭本體的后部設(shè)有破碎沖擊器，所述破碎沖擊器通過(guò)套管外接于鉆頭本體，并接觸軸承座以實(shí)現(xiàn)破碎沖擊。
[0016]其中:所述破碎沖擊器的組成部件有接頭，逆止閥，彈簧，逆流閥座，減震器總成，流體分配管座，安裝流體管，外套管，活塞和沖擊頭。
[0017]通過(guò)上述結(jié)構(gòu)可知，本發(fā)明的破碎錘復(fù)合切削roc鉆頭具有如下效果:
[0018]1、動(dòng)力來(lái)源可為鉆井液或者鉆井壓縮空氣，為流體驅(qū)動(dòng)，具有良好的動(dòng)力來(lái)源，可以持續(xù)長(zhǎng)久的工作；
[0019]2、在工作時(shí)通過(guò)自身運(yùn)動(dòng)可以有效的對(duì)巖石進(jìn)行輾壓，破碎，保護(hù)刀翼上的roc復(fù)合片不受沖擊破壞；
[0020]3、通過(guò)沖擊發(fā)生器，當(dāng)流體從鉆頭流道流過(guò)時(shí)，持續(xù)發(fā)生撞擊能力，時(shí)破碎錘高頻敲打巖石，破碎巖石，鉆頭在工作時(shí)對(duì)地層先進(jìn)行敲打破碎，然后輾壓時(shí)巖石結(jié)構(gòu)發(fā)型塑性形變，PDC復(fù)合片切削去除巖石，三個(gè)功能同時(shí)進(jìn)行，使鉆頭的鉆井速度提高。
[0021]本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容可通過(guò)后述的說(shuō)明及所附圖而得到。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1顯示了本發(fā)明的破碎錘復(fù)合切削roc鉆頭的其中一實(shí)施例的分解示意圖。
[0023]圖2顯示了本發(fā)明另一實(shí)施例的分解示意圖。
[0024]圖3顯示了本發(fā)明另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖4顯示了本發(fā)明的整體示意圖。
[0026]附圖標(biāo)記:
[0027]I鉆頭本體，2鉆頭刀翼，3PDC切削齒，4內(nèi)流道，5連接螺紋，6清洗孔，7活動(dòng)噴嘴，8破碎錘，9切削單元，10軸承滾珠，11密封圈，12軸承座，13沖擊力傳遞閥板，14沖擊錘體，15氣缸，16活塞，17閥塞，18閥板，19閥芯，20閥銷，21分流閥柜，22彈簧，23流體分流端蓋，24接頭，25逆止閥，26密封圈，27彈簧，28逆流閥座，29減震器總成，30流體分配管座，31橡膠圈，32安裝流體管，33外套管，34活塞，35卡簧，35保持環(huán)，36密封墊片，37連接內(nèi)螺紋，38沖擊頭，39鉆頭密封圈。
【具體實(shí)施方式】
[0028]參見(jiàn)圖1，顯示了本發(fā)明的破碎錘復(fù)合切削roc鉆頭其中一實(shí)施例的分解示意圖。
[0029]所述破碎錘復(fù)合切削PDC鉆頭至少包括鉆頭本體I和破碎錘8，在該實(shí)施例中還可包含沖擊發(fā)生器，從而通過(guò)三部分組成整個(gè)鉆頭。
[0030]其中，所述鉆頭本體I設(shè)有多條鉆頭刀翼2，在鉆頭刀翼2上布置有切削巖石的多個(gè)PDC切削齒3，所述鉆頭本體I設(shè)置有內(nèi)流道4，所述鉆頭本體I在鉆頭刀翼2之間設(shè)有多個(gè)清洗孔6，所述內(nèi)流道4的前端與清洗孔6連通，在各清洗孔6內(nèi)布置有保護(hù)鉆頭本體I不受沖蝕損壞并能調(diào)節(jié)流量大小的活動(dòng)噴嘴7，所述活動(dòng)噴嘴7通過(guò)密封圈密封安裝于清洗孔6中，能保護(hù)鉆頭本體不被流體沖蝕失效。
[0031]所述鉆頭本體I上還設(shè)置有用于連接鉆桿的連接螺紋5，其中，在鉆頭本體I上設(shè)有至少一個(gè)破碎錘8，所述破碎錘優(yōu)選為成對(duì)相對(duì)設(shè)置，以提高破碎和鉆削效果。
[0032]其中，所述破碎錘8可由鋼材車削而成，其可包含前端的錘本體，所述錘本體的表面布置有多個(gè)切削單元9，所述切削單元9可以是硬質(zhì)合金齒，復(fù)合齒，也可以是鋼材本身加工的鋼齒，所述錘本體的表面進(jìn)行表面處理，可涂敷有防腐蝕層。
[0033]其中，所述錘本體可成面包型、半球形或者錐形等，其輪廓與鉆頭刀翼2相吻合，更完好的保證鉆頭在工作時(shí)鉆頭刀翼上2PDC切削齒3井底覆蓋完整，同時(shí)破碎錘8旋轉(zhuǎn)時(shí)其井底覆蓋效果與刀翼覆蓋重合度好。破碎錘8心部加工有有軸承滾珠槽，懸掛槽，止推面等特征，破碎錘8通過(guò)軸承滾珠10，密封圈11等配件與軸承座12裝配在一起，其可以再軸承座12上自由繞軸旋轉(zhuǎn)。
[0034]為更好的實(shí)現(xiàn)破碎錘8的安裝，所述錘本體的內(nèi)部加工有軸段，所述軸段可旋轉(zhuǎn)設(shè)置于一軸承座12的前端，所述軸承座12的后端固定于鉆頭本體I上的安裝孔，并連通于內(nèi)流道4，軸承座12通過(guò)銷固定或者螺栓連接，也可以是棘輪連接方式安裝于鉆頭本體I上，不但可以更換，并且防脫落發(fā)生，軸承座12尾端與鉆頭本體I之間使用密封圈進(jìn)行密封，避免鉆井液體氣體對(duì)其沖蝕，造成先期損壞或者脫落事故。
[0035]其中，所述軸承座12可在roc鉆頭本體加工的安裝座內(nèi)上下移動(dòng)一定距離，所述軸承座12可以通過(guò)卡簧、軸銷、螺栓、棘輪等方式進(jìn)行連接，確保裝配好破碎錘的軸承座即可以在PDC鉆頭本體的刀翼之間上下移動(dòng)，而在承受壓力和沖擊載荷時(shí)不會(huì)脫離PDC鉆頭本體。
[0036]其中，所述軸承座12和錘本體之間設(shè)有軸承滾珠10和密封圈11，所述錘本體內(nèi)還設(shè)有供軸承滾珠10置入的滾珠槽，在所述軸承座12和錘本體的軸段之間填充有軸承潤(rùn)滑油，并通過(guò)密封圈11來(lái)避免泄漏，從而實(shí)現(xiàn)了破碎錘8的旋轉(zhuǎn)固定，并有效提高使用壽命。
[0037]本實(shí)施例中能提供沖擊功能，于鉆頭本體I內(nèi)流道4內(nèi)安裝沖擊發(fā)生器，所述沖擊發(fā)生器由沖擊力傳遞閥板13，沖擊錘體14，氣缸15，活塞16，閥塞17，閥板18，閥芯19，閥銷20，分流閥柜21，彈簧22，流體分流端蓋23組成，所述沖擊力傳遞閥板13連接于沖擊錘體14上，所述沖擊錘體14安裝于氣缸15內(nèi)，所述活塞16的后端依次設(shè)有閥塞17、閥板18和閥芯19，所述閥塞17凸設(shè)有閥銷20，所述閥芯19設(shè)有分流閥柜21，所述流體分流端蓋23設(shè)置于閥芯19后端且設(shè)有抵觸于閥芯19的彈簧22，通過(guò)閥銷20把閥塞17、閥板18和閥芯19與分流閥柜21連接在一起，形成封閉換向閥總成。
[0038]所述沖擊力傳遞閥板13上設(shè)置有流體通過(guò)的孔，其能與軸承座12貼合接觸，當(dāng)鉆頭施壓時(shí)，破碎錘8通過(guò)軸承座12把壓力傳遞給沖擊力傳遞閥板13，對(duì)沖擊錘體14形成一個(gè)推力，此時(shí)內(nèi)流道4內(nèi)的流體力場(chǎng)發(fā)生變化，流體的流動(dòng)使沖擊錘體14不停的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，錘擊軸承座12，從而破碎錘接受能量，對(duì)巖石破碎錘擊。所述沖擊錘體14安裝于活塞16內(nèi)，活塞16安裝于氣缸15內(nèi)固定，在活塞I與16氣缸15之間設(shè)置有流體換向的通道，在氣缸15頂部連接三件套閥塞17，閥板18，閥芯19，以及中間固定的閥銷20，在閥芯19上部安裝有分流閥柜21，能形成不同的流場(chǎng)，改變氣缸15的壓力不停變換，分流閥柜21上端安裝彈簧22，始終對(duì)其下端始終有一個(gè)推力封閉分流閥柜21，流體分流端蓋23通過(guò)螺紋或者卡簧連接方式安裝于鉆頭內(nèi)流道4，流體流經(jīng)時(shí)通過(guò)他進(jìn)行分流避免栗產(chǎn)生憋壓，同時(shí)使流體分流流經(jīng)流體分流端蓋23，傳遞能量給沖擊錘14。液體氣體通過(guò)流體分流端蓋23分流，當(dāng)沖擊發(fā)生器不工作時(shí)，從發(fā)生