專利名稱：一種水力脈動鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于石油、天然氣鉆井的配套裝置。
技術(shù)背景隨著油氣井深度的增大，在上覆巖層和井眼內(nèi)液柱壓力形成的三向壓力作用下，破巖鉆進效率逐漸降低，特別是在深井、超深井的鉆進中，深部地層機械鉆速低下的問題十分突出，因此如何有效提高深部地層的鉆進效率是國內(nèi)外鉆井工程界一直在探索，力求解決的一個難題。實踐表明，井底水力脈動有助于改善巖石破碎效果，提高機械鉆速，國內(nèi)外鉆井工程界的學(xué)者和工程師所開展的理論研究和工程實踐探索也顯示，井底水力脈動技術(shù)有望成為今后提高深井、超深井鉆井機械鉆速的一個重要手段，但是目前技術(shù)存在的主要問題是水力脈動工具工作穩(wěn)定性差，造價偏高，壓力損耗大，結(jié)構(gòu)尚存在很多不合理之處，容易造成井下事故，如井下落物，刺穿鉆具等，另外隨著井深的增大，水力脈動作用急劇衰減，適用范圍有限。因此如何解決好當(dāng)前水力脈動工具中存在的上述問題，充分發(fā)揮井底水力脈動作用，改善井底附近巖石的受力狀況，強化巖屑的凈化效果，提高破巖鉆進效率是水力脈動破巖鉆井技術(shù)研究中非常關(guān)鍵的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就是提供一種水力脈動鉆頭，用于解決現(xiàn)有技術(shù)手段穩(wěn)定性差，造價昂貴，壓耗高，結(jié)構(gòu)不合理，容易造成井下事故，水力脈動易衰減等問題，其原理是鉆井液推動置于鉆頭腔內(nèi)的、加工有螺旋流道的轉(zhuǎn)子強制轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子下端的流道與鉆頭的水眼周期性錯合，使得進入水眼的鉆井液流量發(fā)生變化，從而在井底流場產(chǎn)生脈動效應(yīng)，由于產(chǎn)生水力脈動的位置非?？拷祝爻虛p耗較小，因此井底流場脈動的幅值和峰值很高，有助于顯著提高破巖鉆進效率。
本實用新型是這樣來實現(xiàn)的，它主要由懸掛轉(zhuǎn)軸、扶正軸套、定子、轉(zhuǎn)子和鉆頭本體組成，扶正軸套與轉(zhuǎn)子配接，懸掛轉(zhuǎn)軸套在扶正軸套內(nèi)，懸掛轉(zhuǎn)軸的下端與轉(zhuǎn)子相連，懸掛轉(zhuǎn)軸、扶正軸套、定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成一個部件裝入鉆頭本體的內(nèi)腔，并將定子與鉆頭本體固定，鉆井液經(jīng)過定子調(diào)整沖擊方向，推動轉(zhuǎn)子強制轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子下端的流道與鉆頭的水眼時而重合時而錯開，調(diào)整進入水眼的鉆井液流量，由于產(chǎn)生水力脈動的位置非?？拷?，因此可在井底流場產(chǎn)生高幅值和高峰值的脈動，改善井底附近巖石的受力狀況，提高井底巖屑的凈化效率，使鉆頭本體上切削件的破巖效率提高，水力脈動的頻率和峰值通過鉆井液排量、轉(zhuǎn)子和定子的流道結(jié)構(gòu)、數(shù)量進行調(diào)整，本實用新型的目的是提供一種現(xiàn)場適用，不受井深影響，工作穩(wěn)定，水力脈動發(fā)生源盡可能接近井底的一種水力脈動鉆頭。
本實用新型創(chuàng)造性地利用了現(xiàn)有鉆頭的結(jié)構(gòu)特點，通過鉆井液推動鉆頭本體內(nèi)腔中加工有流道的轉(zhuǎn)子強制轉(zhuǎn)動，調(diào)整進入鉆頭水眼的鉆井液流量，實現(xiàn)井底流場的脈動，減少井底巖屑的“壓持效應(yīng)”，強化井底凈化效果，提高射流輔助機械破巖鉆進的效率。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、使用操作方便、安全可靠、壓耗低、適應(yīng)性強等特點，對于提高深井、超深井鉆井機械鉆速具有非常重要的實際意義。


圖1一種水力脈動鉆頭示意圖1.懸掛轉(zhuǎn)軸；2.扶正軸套；3.定子；4.轉(zhuǎn)子；5.鉆頭本體；6.水眼；7.切削件具體實施方式
現(xiàn)結(jié)合說明書附圖對本實用新型作進一步的描述。
當(dāng)采用本實用新型產(chǎn)生水力脈動時，扶正軸套[2]與轉(zhuǎn)子[4]配接，懸掛轉(zhuǎn)軸[1]套在扶正軸套[2]內(nèi)，懸掛轉(zhuǎn)軸[1]的下端與轉(zhuǎn)子[4]相連，懸掛轉(zhuǎn)軸[1]、扶正軸套[2]、定子[3]和轉(zhuǎn)子[4]構(gòu)成一個部件裝入鉆頭本體[5]的內(nèi)腔，并將定子[3]與鉆頭本體[5]固定。
當(dāng)采用本實用新型產(chǎn)生水力脈動時，鉆井液經(jīng)過定子[3]調(diào)整沖擊方向，推動轉(zhuǎn)子[4]強制轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子[4]下端的流道與鉆頭的水眼[6]時而重合時而錯開，調(diào)整進入水眼[6]的鉆井液流量，由于產(chǎn)生水力脈動的位置非常靠近井底，因此可在井底流場產(chǎn)生高幅值和高峰值的脈動，改善井底附近巖石的受力狀況，提高井底巖屑的凈化效率，使鉆頭本體[5]上切削件[7]的破巖效率提高，水力脈動的頻率和峰值通過鉆井液排量、轉(zhuǎn)子[4]和定子[3]的流道結(jié)構(gòu)、數(shù)量進行調(diào)整。
權(quán)利要求1.一種水力脈動鉆頭，它主要由鉆頭本體、扶正軸套、轉(zhuǎn)子、定子和懸掛轉(zhuǎn)軸組成，其特征是扶正軸套[2]與轉(zhuǎn)子[4]配接，懸掛轉(zhuǎn)軸[1]套在扶正軸套[2]內(nèi)，懸掛轉(zhuǎn)軸[1]的下端與轉(zhuǎn)子[4]相連，懸掛轉(zhuǎn)軸[1]、扶正軸套[2]、定子[3]和轉(zhuǎn)子[4]構(gòu)成一個部件裝入鉆頭本體[5]的內(nèi)腔，并將定子[3]與鉆頭本體[5]固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水力脈動鉆頭，其特征是轉(zhuǎn)子[4]與鉆頭本體[5]的內(nèi)壁之間留有環(huán)隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水力脈動鉆頭，其特征是鉆頭本體[5]加工成牙輪鉆頭、金剛石鉆頭和刮刀鉆頭。
專利摘要一種水力脈動鉆頭由鉆頭本體、切削件、水眼、扶正軸套、轉(zhuǎn)子和定子等組成，其特征是扶正軸套與轉(zhuǎn)子配接，懸掛轉(zhuǎn)軸套在扶正軸套內(nèi)，懸掛轉(zhuǎn)軸的下端與轉(zhuǎn)子相連，懸掛轉(zhuǎn)軸、扶正軸套、定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成一個部件裝入鉆頭本體的內(nèi)腔，并將定子與鉆頭本體固定，鉆井液經(jīng)過定子調(diào)整沖擊方向，推動轉(zhuǎn)子強制轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子下端的流道與鉆頭的水眼時而重合時而錯開，調(diào)整進入水眼的鉆井液流量，由于產(chǎn)生水力脈動的位置非?？拷?，因此可在井底流場產(chǎn)生高幅值和高峰值的脈動，提高破巖鉆進效率。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、使用操作方便、安全可靠、壓耗低、適應(yīng)性強等特點，對于提高深井、超深井鉆井的機械鉆速具有非常重要的實際意義。
文檔編號E21B7/00GK2758441SQ200420096670
公開日2006年2月15日 申請日期2004年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月10日
發(fā)明者倪紅堅, 馬清明, 韓來聚, 王瑞和, 徐普信 申請人:中國石化集團勝利石油管理局鉆井工藝研究院