[發明專利]一種用于井下鉆具的破巖鉆頭

有效

• 申請號: 201910864077.6
• 申請日: 2019-09-12
• 公開（公告）號: CN112483005B
• 公開（公告）日: 2023-01-20
• 發明（設計）人: 玄令超;孫明光;劉曉丹;張海平;臧艷彬;王甲昌;張仁龍
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: E21B10/43
• 分類號: E21B10/43;E21B10/36;E21B4/14;E21B4/02;F03B13/02;F03B3/12;F03B3/16
• 代理公司: 北京聿華聯合知識產權代理有限公司 11611
• 代理人: 劉華聯

1.一種用于井下鉆具的破巖鉆頭，包括：

鉆頭基體(10)，在所述鉆頭基體內設有軸向延伸的第一腔體(20)，在所述鉆頭基體上的刀翼內部設有第二腔體(30)，第二腔體適應刀翼的分布而設置在刀翼內部，從而使得第二腔體的軸線與第一腔體的軸向呈一定角度分布，第二腔體的一端與第一腔體連通，另一端延伸至鉆頭基體的端部；

設置在所述第一腔體內的動力機構(40)，其包括能夠在鉆井液的作用下產生旋轉動力的葉輪(41)；

連接在所述動力機構的下端的沖擊發生機構(50)，其包括與所述葉輪固定連接的動節流盤(51)和設置在所述動節流盤的下游端的靜節流盤(52)，所述沖擊發生機構能夠在所述葉輪的轉動作用下產生周期性的水擊脈沖壓力；以及

安裝在所述第二腔體內的沖擊機構(60)，所述沖擊機構通過傳動桿(55)與所述沖擊發生機構連接，并能夠在所述第二腔體內往復運動；

其中，在所述靜節流盤的與所述動節流盤相對的一端固定連接有沖錘(53)，所述沖錘的自由端構造成梨形錘頭且與所述傳動桿接觸，用于將所述周期性的沖擊力傳遞給所述沖擊機構，傳動桿同心安裝在第二腔體內，且能夠沿第二腔體的軸向方向運動，傳動桿的一端伸出第二腔體而處于第一腔體的回轉形腔體部分內，在所述沖擊發生機構與所述第一腔體的內壁之間設有彈性蓄能件(54)，在所述第一腔體的內壁上設有第二臺肩(22)，所述彈性蓄能件的一端安裝在所述第二臺肩上，另一端與所述靜節流盤的連接有沖錘的端面接觸以支撐靜節流盤，所述彈性蓄能件與所述周期性的水擊脈沖壓力對所述沖擊發生機構共同作用，能夠使所述沖擊發生機構產生周期性的沖擊力，并將所述周期性的沖擊力通過所述傳動桿傳遞給所述沖擊機構，從而使所述沖擊機構與所述刀翼共同作用進行沖擊與切削混合破巖。

2.根據權利要求1所述的破巖鉆頭，其特征在于，所述動力機構包括用于懸掛支撐所述葉輪的導輪(42)，所述導輪設有若干在周向上均勻分布的鉆井液流道(422)，所述鉆井液流道構造成在周向上部分延伸的弧形通孔。

3.根據權利要求2所述的破巖鉆頭，其特征在于，在所述第一腔體內設有第一臺肩(21)，所述導輪固定安裝在所述第一臺肩上，且與所述葉輪通過軸承形成轉動連接。

4.根據權利要求1到3中任一項所述的破巖鉆頭，其特征在于，所述動節流盤在所述葉輪的作用下與所述靜節流盤相對轉動，使得所述沖擊發生機構的過流面積呈周期性變化而形成節流效應，以對所述靜節流盤形成周期性的水擊脈沖壓力，從而使所述靜節流盤在所述水擊脈沖壓力和所述彈性蓄能件的作用下做上下往復運動以產生周期性的沖擊力。

5.根據權利要求4所述的破巖鉆頭，其特征在于，所述動節流盤設有第一偏心流道(512)，所述靜節流盤設有第二偏心流道(522)，所述第一偏心流道和所述第二偏心流道在所述動節流盤的轉動作用下周期性地重合和交錯，從而使所述沖擊發生機構的過流面積呈周期性變化。

6.根據權利要求5所述的破巖鉆頭，其特征在于，所述第一偏心流道和所述第二偏心流道均構造成在周向上部分延伸，且周向延伸的圓弧角度大于180°。

7.根據權利要求1所述的破巖鉆頭，其特征在于，所述沖擊機構包括錐型破巖齒(61)和連接在所述錐型破巖齒端部的圓柱形底座(62)，所述圓柱形底座的直徑設置成大于所述錐型破巖齒的直徑而形成有臺階部，且所述圓柱形底座的端面與所述傳動桿的端面接觸，所述錐型破巖齒能夠在所述傳動桿的作用下伸出所述第二腔體進行沖擊破巖。

8.根據權利要求7所述的破巖鉆頭，其特征在于，在所述第二腔體的內壁上固定安裝有防掉環(63)，所述錐型破巖齒套裝在所述防掉環內，且在所述防掉環與所述臺階部之間設有復位彈簧(64)，所述錐型破巖齒能夠在所述復位彈簧的作用下縮回所述第二腔體。