一種帶有緩沖機構的PDC鉆頭制造技術

本發(fā)明專利技術公開了一種帶有緩沖機構的PDC鉆頭，包括：PDC復合片、中心軸、緩沖彈簧、固定螺栓、止推螺栓等。PDC復合片與中心軸通過焊接連接在一起；固定螺栓和止推螺栓通過螺紋與中心軸鏈接在一起；緩沖彈簧套于中心軸上，并固定于中心軸頂部臺階與固定螺栓之間。PDC復合片在切削地層因粘滑效應與井底巖石之間發(fā)生瞬時撞擊時，PDC復合片依次推動中心軸、固定螺栓和止退螺栓往鉆頭本體安裝槽內部運動，運動時中心軸與固定螺栓之間的緩沖彈簧被壓縮，對PDC復合片與井底巖石之間的瞬時撞擊起到緩沖作用，大幅降低瞬時作用力，避免PDC復合片發(fā)生崩損。

【技術實現步驟摘要】
一種帶有緩沖機構的PDC鉆頭
本專利技術涉及石油天然氣鉆探領域,尤其涉及一種帶有緩沖機構的PDC鉆頭。
技術介紹
隨著淺部油氣藏的勘探開發(fā)步入中后期、深井、超深井的需求逐漸增加。而在深部鉆進過程中，鉆遇復雜難鉆地層比例逐年增大。由于PDC鉆頭的粘滑效應，造成PDC鉆頭復合片崩損，失效快，壽命短，機械鉆速低，這極大限制了PDC鉆頭的使用范圍和提高深井鉆井成本。為了解決這個問題，國內外研發(fā)了旋扭沖擊器、360鉆頭等來提高鉆頭單只進尺。旋扭沖擊器的工作原理為通過內部獨特的流道結構，將鉆井液的流體能量轉換成周向的、高頻的、均勻穩(wěn)定的周向機械沖擊力，并直接傳遞給PDC鉆頭，以消除PDC鉆頭粘滑問題。360鉆頭其原理為其復合片在破巖的過程中能夠旋轉，使復合片的周圍均能參與破巖，提高PDC復合片的利用率。扭力沖擊器和360鉆頭均能不同程度的提高鉆頭單只進尺，提高機械鉆速，縮短鉆井周期。但扭力沖擊器工作過程中存在失效、沖蝕、產生壓力損耗等問題；360鉆頭復合片在與井底巖石高速撞擊時，不具有緩沖裝置，容易引起復合片的崩損，降低機械鉆速。因此為了提高鉆頭的單只進尺和機械鉆速，有必要研發(fā)一種具有旋轉復合片且能夠緩沖復合片與巖石高速沖擊的裝置。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是，提供一種帶有緩沖機構的PDC鉆頭，在PDC鉆頭破巖時,使PDC復合片不僅能夠旋轉而且能夠在復合片與巖石高速沖擊時起到緩沖作用，減緩復合片的崩損，提高機械鉆速和單只進尺。為了解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案是：一種帶有緩沖機構的PDC鉆頭，包括鉆頭本體和位于鉆頭本體前端的PDC復合片,鉆頭本體前端車有三級內徑依次縮小的安裝圓槽，在第二級安裝圓槽內壁上車有螺紋，中心軸為三級依次縮小的圓柱狀，中心軸插在安裝圓槽中，中心軸前段直徑與安裝圓槽的前段相匹配，中心軸前段的頂端與鉆頭本體前端的圓柱狀的PDC復合片連接在一起，且中心軸前段直徑與PDC復合片相同；中心軸中段套有與中心軸同軸的緩沖彈簧和外壁帶有螺扣的固定螺栓，固定螺栓外壁與第二級安裝圓槽內壁螺紋相連接，緩沖彈簧一端頂在中心軸前段底部，另一端頂在固定螺栓上；中心軸下段帶有外螺紋，止退螺栓為內有螺紋的中空圓柱，通過螺紋與中心軸下段連接，止退螺栓底部有兩個對稱平行的安裝鍵；在安裝圓槽底部的鉆頭本體上開有與兩個安裝鍵相匹配的兩個對稱平行安裝鍵槽和與中心軸下段相匹配的緩沖槽。中心軸前段的頂端通過焊接與PDC復合片連接在一起。本專利技術的有益效果是：能夠在PDC鉆頭復合片與井底巖石之間高速撞擊時起到緩沖作用，減緩復合片的崩損。附圖說明圖1是PDC鉆頭復合片緩沖裝置示意圖。圖中：1復合片、2中心軸、3緩沖彈簧、4固定螺栓、5止退螺栓、6鉆頭本體。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述；顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。在本專利技術的描述中，需要說明的是，術語“上”、“下”、“內”、“外”、“頂/底端”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本專利技術和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本專利技術的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本專利技術的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“設置有”、“套設/接”、“連接”等，應做廣義理解，例如“連接”，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本專利技術中的具體含義。如圖1所示，本專利技術的帶有緩沖機構的PDC鉆頭，包括鉆頭本體6和位于鉆頭本體前端的PDC復合片1，鉆頭本體6前端車有三級內徑依次縮小的安裝圓槽6-3，在第二級安裝圓槽內壁上車有螺紋，中心軸2為三級依次縮小的圓柱狀，中心軸2插在安裝圓槽6-3中，中心軸前段2-1直徑與安裝圓槽6-3的前段相匹配，中心軸前段2-1的頂端與鉆頭本體前端的圓柱狀的PDC復合片1連接在一起，且中心軸前段2-1直徑與PDC復合片1相同；中心軸中段2-2套有與中心軸同軸的緩沖彈簧3和外壁帶有螺扣的固定螺栓4，固定螺栓4外壁與第二級安裝圓槽內壁螺紋相連接，緩沖彈簧3一端頂在中心軸前段2-1底部，另一端頂在固定螺栓4上；中心軸下段2-3帶有外螺紋，止退螺栓5為內有螺紋的中空圓柱，通過螺紋與中心軸下段2-3連接，止退螺栓5底部有兩個對稱平行的安裝鍵5-1；在安裝圓槽6-3底部的鉆頭本體上開有與兩個安裝鍵5-1相匹配的兩個對稱平行安裝鍵槽6-1和與中心軸下段2-3相匹配的緩沖槽6-2。中心軸前段2-1的頂端通過焊接與PDC復合片1連接在一起。安裝步驟：一、將PDC復合片與中心軸焊接在一起；二、將止退螺栓置于鉆頭本體安裝圓槽中，確保止退螺栓安裝鍵位于安裝圓槽內的安裝鍵槽內；三、固定螺栓與鉆頭本體通過螺紋連接；四、將減震彈簧套于中心軸上，中心軸2-3穿過固定螺栓，與止退螺栓通過螺紋連接。本專利技術通過焊接與螺紋兩種連接方式連接在一起，形成一個使PDC復合片既能周向旋轉又能軸向運動的機構。PDC復合片通過焊接與中心軸2-1連接在一起，將在切屑巖石時產生的軸向和周向運動傳遞給中心軸。中心軸2-2套有減震彈簧，中心軸2-3與止退螺栓通過螺紋連接，在止退螺栓與減震彈簧之間為固定螺栓，固定螺栓套于中心軸上。緩沖彈簧套于中心軸2-2，在復合片與地層巖石高速撞擊時起到緩沖作用。固定螺栓內套于中心軸上，外與鉆頭本體通過螺紋相連接，下將止退螺栓限制于鉆頭本體內槽內，上與緩沖彈簧接觸。止退螺栓與中心軸下部通過螺紋連接。鉆頭本體上車安裝圓槽；在安裝圓槽上車有螺紋、該螺紋與固定螺栓上螺紋相匹配；安裝圓槽最深處車有安裝鍵槽，與止退螺栓安裝鍵相匹配。綜上所述，本專利技術的內容并不局限在上述的實施例中，相同領域內的有識之士可以在本專利技術的技術指導思想之內可以輕易提出其他的實施例，但這種實施例都包括在本專利技術的范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種帶有緩沖機構的PDC鉆頭，包括鉆頭本體(6)和位于鉆頭本體前端的PDC復合片(1)，其特征在于，鉆頭本體(6)前端車有三級內徑依次縮小的安裝圓槽(6-3)，在第二級安裝圓槽內壁上車有螺紋，中心軸(2)為三級依次縮小的圓柱狀，中心軸(2)插在安裝圓槽(6-3)中，中心軸前段(2-1)直徑與安裝圓槽(6-3)的前段相匹配，中心軸前段(2-1)的頂端與鉆頭本體前端的圓柱狀的PDC復合片(1)連接在一起，且中心軸前段(2-1)直徑與PDC復合片(1)相同；中心軸中段(2-2)套有與中心軸同軸的緩沖彈簧(3)和外壁帶有螺扣的固定螺栓(4)，固定螺栓(4)外壁與第二級安裝圓槽內壁螺紋相連接，緩沖彈簧(3)一端頂在中心軸前段(2-1)底部，另一端頂在固定螺栓(4)上；中心軸下段(2-3)帶有外螺紋，止退螺栓(5)為內有螺紋的中空圓柱，通過螺紋與中心軸下段(2-3)連接，止退螺栓(5)底部有兩個對稱平行的安裝鍵(5-1)；在安裝圓槽(6-3)底部的鉆頭本體上開有與兩個安裝鍵(5-1)相匹配的兩個對稱平行安裝鍵槽(6-1)和與中心軸下段(2-3)相匹配的緩沖槽(6-2)。/n

【技術特征摘要】
1.一種帶有緩沖機構的PDC鉆頭，包括鉆頭本體(6)和位于鉆頭本體前端的PDC復合片(1)，其特征在于，鉆頭本體(6)前端車有三級內徑依次縮小的安裝圓槽(6-3)，在第二級安裝圓槽內壁上車有螺紋，中心軸(2)為三級依次縮小的圓柱狀，中心軸(2)插在安裝圓槽(6-3)中，中心軸前段(2-1)直徑與安裝圓槽(6-3)的前段相匹配，中心軸前段(2-1)的頂端與鉆頭本體前端的圓柱狀的PDC復合片(1)連接在一起，且中心軸前段(2-1)直徑與PDC復合片(1)相同；中心軸中段(2-2)套有與中心軸同軸的緩沖彈簧(3)和外壁帶有螺扣的固定螺栓(4)，固定螺栓(4)外壁...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：陳新海，李擁軍，楊愷，付瀟，陳世春，徐明磊，李毅，譚天宇，王永安，王樂頂，陳新勇，劉超，孟飛，王穎瑞，
申請(專利權)人：中國石油集團渤海鉆探工程有限公司，中國石油天然氣集團有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：天津;12