[實(shí)用新型]一種沖、切復(fù)合鉆具

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202123183116.8
• 申請(qǐng)日: 2021-12-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN216277707U
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘文;鄭耀東;曾德發(fā);李恒;孔亞軍;張苡源;何周文;李勇剛;周泓吉;李舒;張亮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 四川深遠(yuǎn)石油鉆井工具股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21B10/36
• 分類(lèi)號(hào): E21B10/36;E21B10/42
• 代理公司: 成都華風(fēng)專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 51223
• 代理人: 李曉

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種沖、切復(fù)合鉆具，涉及鉆井設(shè)備領(lǐng)域，主要用于解決單純依靠鉆頭旋轉(zhuǎn)破碎巖石，工作效率低，鉆頭磨損率大的問(wèn)題。其主要結(jié)構(gòu)包括PDC鉆頭和沖擊鉆頭，其特征在于，還包括沖擊結(jié)構(gòu)，沖擊結(jié)構(gòu)與沖擊鉆頭連接。本實(shí)用新型提供的一種沖、切復(fù)合鉆具，適用于各種地質(zhì)狀況不同的地層，施工效率高，鉆頭磨損小。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及鉆井設(shè)備領(lǐng)域，具體而言，涉及一種沖、切復(fù)合鉆具。

背景技術(shù)

鉆井是利用機(jī)械設(shè)備，將地層鉆成具有一定深度的圓柱形孔眼的工程。鉆井廣泛應(yīng)用于石油天然氣鉆探工程、礦山開(kāi)采、地質(zhì)鉆探、建筑工程、隧道工程等眾多領(lǐng)域，或是為了獲取地下埋藏的實(shí)物資料，或是為了開(kāi)辟通道，或是為了觀測(cè)地質(zhì)動(dòng)態(tài)，在現(xiàn)在社會(huì)發(fā)展中，起到不可或缺的重要作用。

鉆頭是鉆井工程中用以破碎巖石、形成井筒的破巖工具。現(xiàn)今鉆井工程中所使用的常規(guī)鉆頭主要有三牙輪鉆頭、聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭(即PDC鉆頭)和沖旋鉆頭(也稱(chēng)旋沖鉆頭或釬頭)等。

三牙輪鉆頭主要以壓碎(牙齒壓入巖石造成巖石破碎)的形式破巖，適用的地層范圍較寬，但能量利用率不高，破巖效率相對(duì)較低。

PDC鉆頭是一種利用聚晶金剛石復(fù)合片(即PDC齒，亦簡(jiǎn)稱(chēng)齒)對(duì)巖石的刮切或剪切作用破巖的鉆頭。由于在切削元件性能以及破巖方式方面具備了突出的優(yōu)越性，所以PDC鉆頭在軟至中硬地層的破巖效率明顯高于三牙輪鉆頭。現(xiàn)今，PDC鉆頭在鉆井工程中使用得越來(lái)越多，比例越來(lái)越大，但對(duì)于硬度、研磨性高的地層以及嚴(yán)重不均質(zhì)的地層，PDC鉆頭仍難以適應(yīng)。

沖旋鉆頭是沖旋鉆井中配合潛孔沖擊器(即潛孔錘)使用的固定齒破巖工具。沖旋鉆頭的結(jié)構(gòu)與PDC鉆頭相似，鉆頭上沒(méi)有可運(yùn)動(dòng)部件，鉆頭體上固結(jié)了一定數(shù)量的能夠覆蓋井底待破碎區(qū)域的切削齒。不同之處主要在于：PDC鉆頭的切削元件主要為PDC齒，而沖旋鉆頭的切削元件主要為與牙輪鉆頭牙齒形狀相似的硬質(zhì)合金或金剛石復(fù)合牙齒。

上述鉆頭都有著各自?xún)?yōu)點(diǎn)，但是都存在著破巖形式單一，破巖效率不高，鉆頭磨損率大的問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種沖、切復(fù)合鉆具，以解決單純依靠PDC鉆頭旋轉(zhuǎn)破碎巖石，工作效率低，鉆頭磨損率大的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的，采用的技術(shù)方案為：一種沖、切復(fù)合鉆具，包括鉆頭，鉆頭包括沖擊鉆頭和PDC鉆頭，其特征在于，沖擊結(jié)構(gòu)包括回轉(zhuǎn)部件、頂伸部件和軸向傳力部件，回轉(zhuǎn)部件連接動(dòng)力裝置。動(dòng)力裝置帶動(dòng)回轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)部件帶動(dòng)頂伸部件在軸向做頂伸運(yùn)動(dòng)，通過(guò)軸向傳力部件將軸向運(yùn)動(dòng)的沖擊力傳遞給沖擊鉆頭，沖擊鉆頭軸向沖擊運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述回轉(zhuǎn)部件包括凸輪，頂伸部件包括滾輪和滾輪座，軸向傳力部件為傳動(dòng)桿和彈簧，傳動(dòng)桿一端與沖擊鉆頭連接，一端與滾輪座連接，彈簧設(shè)置在傳動(dòng)桿上，滾輪座上設(shè)置滾輪；凸輪一端面設(shè)置凹凸起伏，滾輪與凸輪上有起伏的端面接觸。凸輪為空間凸輪中的端面凸輪，一端面平整，一端面設(shè)有起伏；動(dòng)力裝置帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，在摩擦力的作用下，帶動(dòng)滾輪滾動(dòng)，滾輪沿凸輪的起伏上下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)滾輪座上下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滾輪位于凸輪高點(diǎn)時(shí)，彈簧收縮蓄力，當(dāng)滾輪位于凸輪低點(diǎn)時(shí)，彈簧舒張釋力，聯(lián)動(dòng)傳動(dòng)桿軸向伸縮，帶動(dòng)傳動(dòng)桿一端的沖擊鉆頭沖擊運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，PDC鉆頭與沖擊鉆頭間隔排布。間隔排布使得沖擊破碎和固定切削配合均勻穩(wěn)定的進(jìn)行切削，受力均勻，不易損傷鉆頭，結(jié)構(gòu)又十分穩(wěn)定，破巖效果好；PDC鉆頭與沖擊鉆頭的組合可以為“2+2”“3+3”“4+4”等，根據(jù)不同的地層，不同的工況選擇適合的組合，提高破巖效率。

進(jìn)一步的，凸輪上設(shè)置的凹凸起伏為連續(xù)平滑波浪狀。起伏設(shè)置為連續(xù)平滑的波浪狀，滾輪在其上的滾動(dòng)也更加順滑流暢，減小了滾輪的磨損，也使得聯(lián)動(dòng)的沖擊鉆頭的沖擊往復(fù)運(yùn)動(dòng)也更加流暢。