[發明專利]一種液力旋噴鉆頭

有效

• 申請號: 202010939172.0
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112252979B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 阮海龍;沈立娜;劉智鍵;劉協魯;蔡家品;李春;趙義;梁濤
• 申請（專利權）人: 北京探礦工程研究所
• 主分類號: E21B7/18
• 分類號: E21B7/18
• 代理公司: 北京五月天專利商標代理有限公司 11294
• 代理人: 武志宏

本發明涉及一種液力旋噴鉆頭，其特征在于，包括鉆頭鋼體、頂絲和芯軸，所述鉆頭鋼體的一端設置有切削胎塊，另一端與旋轉體連接，所述芯軸的一端穿過所述旋轉體的中空部與所述頂絲連接，所述頂絲設置在所述鉆頭鋼體的中空部且所述頂絲的中心孔與所述芯軸的中心孔及所述切削胎塊的中心孔具有共同的中心線；所述旋轉體內部設置有旋流腔與所述芯軸的中心孔連通，所述旋轉體上還設置有一組或多組偏心旋轉噴嘴與所述旋流腔連通；鉆頭的尾部還設置有若干推進噴嘴，所述推進噴嘴與所述芯軸的中心孔連通。本發明采用高壓液流作為驅動源產生旋轉動力、后推進力及前端高壓射流，具有射流破巖能力，可提高鉆進效率和鉆進深度，無需額外的龐大的動力系統驅動。

技術領域

本發明屬于石油勘探技術領域，具體涉及一種液力旋噴鉆頭。

背景技術

在石油開采中，通過打分支井，或預置分支管進行儲層改造以打通油流通道是連通儲層的一項重要手段，可實現遠距離、大范圍、高效率地溝通儲層，增加油氣藏產量。然而分支管前端鉆頭通常設計為液力噴射破巖，不具備旋轉鉆進功能，無法高效穿透儲層，制約了分支管鉆進效率和鉆進深度。另外，現有的石油、地質勘探用鉆頭，均需要龐大的動力系統來驅動，能耗大，而螺桿、渦輪等井底動力傳動機構大多很難實現中空結構的大動力輸出。

發明內容

為了解決上述存在的技術問題，本發明設計了一種液力旋噴鉆頭。

為了解決上述存在的技術問題，本發明采用了以下技術方案：

一種液力旋噴鉆頭，包括鉆頭鋼體、頂絲和芯軸，所述鉆頭鋼體的一端設置有切削胎塊，另一端與旋轉體連接，所述芯軸的一端穿過所述旋轉體的中空部與所述頂絲連接，所述頂絲設置在所述鉆頭鋼體的中空部且所述頂絲的中心孔與所述芯軸的中心孔及所述切削胎塊的中心孔具有共同的中心線；所述旋轉體內部設置有旋流腔與所述芯軸的中心孔連通，所述旋轉體上設置有一組或多組偏心旋轉噴嘴與所述旋流腔連通以在高壓液反沖力作用下形成旋轉扭矩，從而推動所述旋轉體高速旋轉；鉆頭的尾部還設置有若干推進噴嘴，所述推進噴嘴與所述芯軸的中心孔連通。

進一步，當所述偏心旋轉噴嘴有多組時，所述偏心旋轉噴嘴沿所述旋轉體軸向一層或多層設置。

進一步，所述切削胎塊包括胎體，所述胎體通過焊接層與所述鉆頭鋼體連接。

進一步，所述胎體是表鑲、孕鑲金剛石胎體或復合片胎體或硬質合金胎體。

進一步，所述胎體是表鑲、孕鑲金剛石胎體時，所述胎體底部及側翼均設置有金剛石出刃和水路。

進一步，所述胎體呈半球狀結構或圓柱狀結構或圓錐狀結構。

進一步，所述推進噴嘴設置在所述芯軸另一端且與所述芯軸的中心孔連通。

進一步，所述推進噴嘴的中心線與所述芯軸的中心線的夾角呈銳角，所述推進噴嘴與所述芯軸螺紋連接或直接加工在所述芯軸上。

進一步，所述旋轉體上還設置有反向偏心噴嘴以調節旋轉速度，所述反向偏心噴嘴與所述旋流腔連通。

或者，利用離心限速機構以調節所述旋轉體的旋轉速度，所述離心限速機構包括外套體和若干離心滾柱，所述若干離心滾柱均布在所述旋轉體外柱面上的凹槽內，所述外套體一端與所述芯軸固連，另一端套在所述旋轉體上的離心滾柱外。

進一步，所述外套體內部涂覆耐磨涂層。

進一步，所述旋轉體上下兩端分別設置有環形凸臺結構，以降低端面接觸面積。

進一步，所述旋轉體與所述芯軸、所述頂絲之間均采用非接觸式微間隙密封；所述旋轉體的內壁上與所述芯軸配合的部分還設置有溝槽結構。

進一步，所述旋轉體與所述芯軸的配合段表面分別涂覆光滑耐磨涂層或表面滲碳或氮化處理后研磨、拋光。