[實用新型]具有扭轉沖擊功能的鉆頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201820766702.4
• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN208486831U
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發(fā)明（設計）人: 田家林;何虹志;楊琳;熊潔;周儀;周思奇;黎根銀
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B10/00
• 分類號: E21B10/00;E21B10/24;E21B10/08;E21B10/36;E21B10/25;E21B10/46
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• 代理人: 暫無信息

本實用新型涉及一種具有扭轉沖擊功能的鉆頭，其主要由鉆頭本體、鉆頭本體接頭、牙輪、振動發(fā)生器組成。鉆頭本體通過其偏置的牙掌軸頸與牙輪相連接，振動發(fā)生器安裝在鉆頭本體內，鉆頭本體接頭與鉆頭本體通過螺紋連接；在運行時，牙輪既隨鉆頭體公轉，又繞著鉆頭本體的牙掌軸頸自轉，鉆頭以旋切方式破碎巖石的同時，牙輪的自轉運動為振動發(fā)生器提供驅動力，振動發(fā)生器產生周期性的微幅扭轉沖擊，有助于降低鉆頭的粘滑現(xiàn)象。

技術領域

本實用新型涉及一種用于石油、天然氣鉆井以及其他地質鉆探的具有扭轉沖擊功能的鉆頭。

背景技術

隨著經濟不斷發(fā)展，油氣需求量越來越大，而我國淺層油氣資源則口益枯竭，油氣開發(fā)技術不斷進步，油氣井的深度增大，深井、超深井的數(shù)目增多。使鉆井工程面臨的地層工作環(huán)境更加復雜，鉆井深度不斷增加，巖石在底層圍壓作用下硬度和強度都會有明顯增加，導致鉆頭破巖效率不高。鉆頭在鉆進深井地層時，普遍存在鉆進速度很慢、鉆井花費的成本高，而鉆井速度的提高關鍵在于如何提高鉆頭的破巖效率。根據(jù)現(xiàn)場實驗實踐研究數(shù)據(jù)表明，在旋轉鉆進的同時對鉆頭施加周期性沖擊載荷，有利于提高鉆頭的破巖效率，提高鉆進的速度。

在石油鉆井中，鉆頭是破碎巖石的主要工具，鉆頭在鉆硬或研磨性地層時，通常沒有足夠的扭矩來破碎地層，從而使鉆頭瞬間停止轉動。扭轉能量儲存在鉆柱中，一旦產生了剪切破碎地層所需的扭矩，鉆柱能量便會釋放，作用在鉆頭的沖擊載荷將比平常高得多，最終導致鉆頭失效。在鉆井過程中，通常配合使用鉆井工具，提供額外的扭轉振動，輔助鉆頭破巖。國內外各大研究機構研制了各種各樣的扭轉沖擊鉆井工具，為鉆頭提供扭轉沖擊，從而降低鉆頭的粘滑現(xiàn)象。在目前生產使用的鉆頭中，鉆頭自身不能產生扭轉振動，為了降低鉆頭的粘滑現(xiàn)象，僅靠扭轉沖擊鉆井工具提供額外的扭轉沖擊，如果扭轉沖擊鉆井工具發(fā)生故障，將無法為鉆頭提供額外的扭矩，這將會影響鉆井效率。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術存在的不足而提供的一種有助于提速增效，提高破巖效率的具有扭轉沖擊功能的鉆頭。

本實用新型的技術方案是：具有扭轉沖擊功能的鉆頭，主要由鉆頭本體、鉆頭本體接頭、牙輪、振動發(fā)生器組成；其特征是：所述的鉆頭本體設置有導油孔a、注油孔、泥漿通道a、泥漿通道b、螺紋孔，鉆頭本體頂部鑲裝有牙齒，鉆頭本體中部鑲裝有保徑齒和PDC齒，噴嘴 a、噴嘴b分別安裝在泥漿通道a、泥漿通道b出口；所述的牙輪設置有塞銷孔，牙輪鑲裝有牙齒；所述的振動發(fā)生器包括推力球軸承a、沖擊錘、推力球軸承b、振動發(fā)生器上殼體、軸承安裝套、滑動沖擊套、銷釘、推力球軸承c、調心球軸承、振動發(fā)生器下殼體、運載套、錐齒輪b、鋼球b、塞子、頂套、鋼球c，沖擊錘設置有導油孔d、導油孔e，振動發(fā)生器上殼體的大端設置有沉頭孔和環(huán)形槽，運載套設置有導油孔b、導油孔c，頂套設置有開孔，安裝振動發(fā)生器時，將調心球軸承、運載套依次從振動發(fā)生器下殼體上端裝入，將推力球軸承c、滑動沖擊套依次從運載套上端裝入，滑動沖擊套和運載套靠銷釘固定，將軸承安裝套從振動發(fā)生器下殼體上端裝入，將推力球軸承a裝入軸承安裝套，將推力球軸承b、沖擊錘依次裝入振動發(fā)生器上殼體后，振動發(fā)生器上殼體與振動發(fā)生器下殼體通過螺紋連接，將鋼球c、錐齒輪b依次裝入頂套，將鋼球b裝入頂套的開孔，用塞子堵住頂套的開孔，最后將錐齒輪b與運載套通過螺紋連接；組裝具有扭轉沖擊功能的鉆頭時，先將O型密封圈裝入振動發(fā)生器上殼體的環(huán)形槽內，將振動發(fā)生器裝入鉆頭本體，振動發(fā)生器上殼體與鉆頭本體采用型面連接，以實現(xiàn)振動發(fā)生器的周向定位，用螺釘將振動發(fā)生器上殼體與鉆頭本體固定，以實現(xiàn)振動發(fā)生器的周向和軸向定位，鉆頭本體接頭與鉆頭本體通過螺紋連接，再將錐齒輪a、卡套依次裝入牙輪的下端軸頸，錐齒輪a與牙輪的下端軸頸采用型面連接，實現(xiàn)錐齒輪a的周向定位，卡套與牙輪的下端軸頸固定，實現(xiàn)錐齒輪a的軸向定位，然后將矩形密封圈安裝在牙輪底端內圈，將牙輪套入鉆頭本體的牙掌軸頸，將鋼球a放入塞銷孔內，將塞銷安裝在塞銷孔內；組裝完成后，通過注油孔添加潤滑油，并用絲堵封閉注油孔。

上述方案中的塞銷與塞銷孔采用過盈配合，導油孔a、導油孔b、導油孔c、導油孔d、導油孔e與鉆頭本體的牙掌軸頸溝道構成導油通道。