中心差壓式鉆頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油工程領(lǐng)域，具體地，涉及一種中心差壓式鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆井現(xiàn)場實踐表明，提如釋放井底地層應(yīng)力可以有效提尚鉆頭的破巖效率，進而提高鉆井速度。為此，國內(nèi)外學(xué)者提出了兩種方法用于提前釋放井底應(yīng)力，一種是以水力能量為基礎(chǔ)的釋放地層應(yīng)力的方法，以脈沖空化射流提速技術(shù)、超高壓脈沖射流提速技術(shù)、磨料射流提速技術(shù)等為代表；另一種是通過改變井底形狀改變井底應(yīng)力場從而釋放地層應(yīng)力的方法，以隨鉆擴眼技術(shù)、雙級roc鉆頭鉆井技術(shù)等為代表。用水力能量釋放地層應(yīng)力需要在鉆頭上方連接專用工具，這不僅改變了井底鉆具組合構(gòu)成，并在一定程度上消耗了鉆井液水力能量，且不能廣泛應(yīng)用于各種井型，限制了其應(yīng)用場合；利用改變井眼形狀改變井底應(yīng)力場的方法僅需要通過優(yōu)化設(shè)計鉆頭形狀或者鉆具組合即可達(dá)到釋放地層應(yīng)力提高鉆井速度的效果，其發(fā)展前景廣闊。然而，現(xiàn)有隨鉆擴眼鉆具組合及雙級PDC鉆頭不具備鉆壓的自動分配功能及鉆速的自動調(diào)節(jié)功能，未能將提速效果提至最佳。因此，亟需一種能夠在均勻地層中具備鉆壓自適應(yīng)分配及在多夾層地層中鉆速自動調(diào)節(jié)的鉆頭以滿足不同地層、不同井型井眼鉆井提速的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明提供一種中心差壓式鉆頭，利用鉆頭的內(nèi)部彈簧彈力實現(xiàn)領(lǐng)眼鉆頭與擴眼鉆頭間鉆壓的自動合理分配，利用領(lǐng)眼鉆頭與擴眼鉆頭間可實現(xiàn)的相對軸向運動實現(xiàn)兩個鉆頭間鉆速的自動調(diào)節(jié)，自動將領(lǐng)眼鉆頭與擴眼鉆頭鉆壓分配調(diào)整至最佳、將鉆進速度控制至最合理，進而達(dá)到提高鉆進速度的目的。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述方案:
[0005]中心差壓式鉆頭，包括:擴眼鉆頭、壓力調(diào)節(jié)彈簧、分流傳力總成、領(lǐng)眼鉆頭；領(lǐng)眼鉆頭與分流傳力總成連接成一體，安裝于擴眼鉆頭的軸向傳扭孔內(nèi)，領(lǐng)眼鉆頭凸出于擴眼鉆頭冠部；壓力調(diào)節(jié)彈簧設(shè)于分流傳力總成頂端與擴眼鉆頭接頭下端之間；擴眼鉆頭可以設(shè)置一級或者多級。
[0006]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0007]1、原理及結(jié)構(gòu)簡單，不需要安裝其他工具，不影響其它鉆井工序的實施；
[0008]2、適用范圍廣，可用于直井、定向井等各種井型，可以直接連接于鉆鋌，亦可以與動力鉆具、脈沖射流發(fā)生裝置等工具配合使用；
[0009]3、可應(yīng)用于各種地層，其使用效果在多夾層地層中更佳；
[0010]4、可以與脈沖射流發(fā)生裝置一起使用，利用脈沖射流為領(lǐng)眼鉆頭提供周期性震蕩的力，從而實現(xiàn)領(lǐng)眼鉆頭旋轉(zhuǎn)沖擊鉆井效果，進一步提高鉆井速度；
[0011]5、鉆井過程中，操作施工跟常規(guī)鉆井完全相同，對地面設(shè)施、鉆井管柱、鉆頭類型沒有特殊要求，有利于鉆頭的推廣和使用。
【附圖說明】
[0012]圖1是中心差壓式鉆頭(雙級)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是圖1中A-A剖面圖；
[0014]圖3是中心差壓式鉆頭(三級)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖中:1、擴眼鉆頭，2、壓力調(diào)節(jié)彈簧，3、分流傳力總成，4、領(lǐng)眼鉆頭，101、擴眼鉆頭接頭，102、擴眼鉆頭冠部，103、擴眼鉆頭噴嘴，301、分流盤，302、整流腔，401、領(lǐng)眼鉆頭接頭，402、領(lǐng)眼鉆頭冠部，11、一級領(lǐng)眼鉆頭，111、一級分流傳力總成，112、一級壓力調(diào)節(jié)彈簧，113、一級擴眼鉆頭，211、二級分流傳力總成，212、二級壓力調(diào)節(jié)彈簧。213、二級擴眼鉆頭。
【具體實施方式】
[0016]如圖1所示，中心差壓式鉆頭，包括:擴眼鉆頭1、壓力調(diào)節(jié)彈簧2、分流傳力總成3、領(lǐng)眼鉆頭4 ;領(lǐng)眼鉆頭4與分流傳力總成3螺紋連接成一體，安裝于擴眼鉆頭I的軸向傳扭孔內(nèi)，領(lǐng)眼鉆頭4凸出于擴眼鉆頭I冠部；壓力調(diào)節(jié)彈簧2設(shè)于分流傳力總成3頂端與擴眼鉆頭接頭101下端之間；擴眼鉆頭可以設(shè)置一級或者多級，圖1設(shè)置一級擴眼鉆頭，圖3設(shè)置二級擴眼鉆頭；中心差壓式鉆頭利用其內(nèi)部壓力調(diào)節(jié)彈力實現(xiàn)領(lǐng)眼鉆頭與擴眼鉆頭間鉆壓的自動合理分配，利用領(lǐng)眼鉆頭與擴眼鉆頭間可以實現(xiàn)相對軸向運動實現(xiàn)兩個鉆頭間鉆速的自動調(diào)節(jié)，將領(lǐng)眼鉆頭與擴眼鉆頭鉆壓分配自動調(diào)整至最佳、將鉆進速度控制至最合理，進而達(dá)到提高鉆進速度的目的。
[0017]擴眼鉆頭1，包括:擴眼鉆頭接頭101、擴眼鉆頭冠部102，擴眼鉆頭接頭101、擴眼鉆頭冠部102固接為一體。
[0018]擴眼鉆頭接頭101外側(cè)上部為鉆具連接螺紋、中部為帶有上扣鉗口的接頭本體、下部為固接連接面，鉆具連接螺紋用于鉆頭與上部鉆具連接，接頭本體用于拆裝鉆頭時為鉆頭施加扭矩，固接連接面為擴眼鉆頭接頭101、擴眼鉆頭冠部102固接提供界面；擴眼鉆頭接頭101的內(nèi)側(cè)自上而下依次為:鉆井液流道、彈簧承壓臺階面、彈簧外部保護筒；鉆井液流道用于為鉆井液提供過流空間，彈簧承壓臺階面用于為彈簧提供受力支撐，彈簧外部保護筒為彈簧活動空間限位。
[0019]擴眼鉆頭冠部102外側(cè)頂端為擴眼鉆頭固接連接面，底端為鉆頭冠；擴眼鉆頭固接連接面與擴眼鉆頭接頭101的固接連接面形狀互補，實現(xiàn)擴眼鉆頭冠部102與擴眼鉆頭接頭101的固接；鉆頭冠形狀根據(jù)地層特征變化，與普通鉆頭相同；擴眼鉆頭冠部102軸向內(nèi)側(cè)上端為圓孔，下端為傳扭孔；擴眼鉆頭冠部102上端圓形孔直徑與擴眼鉆頭接頭101的彈簧外部保護筒直徑相同；擴眼鉆頭冠部102下端傳扭孔貫通擴眼鉆頭冠部102底部，傳扭孔橫截面形狀為多方結(jié)構(gòu)或者鍵型結(jié)構(gòu)；擴眼鉆頭冠部102內(nèi)側(cè)上端圓孔至擴眼鉆頭冠部102底端鉆頭刀翼根部開有噴嘴流道，噴嘴流道底端安裝有擴眼鉆頭噴嘴103。
[0020]分流傳力總成3安裝于擴眼鉆頭冠部102內(nèi)部的圓形孔孔內(nèi)，可沿擴眼鉆頭軸線方向相對于擴眼鉆頭上下小幅活動，但周向上不產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動；分流傳力總成3外側(cè)上部為扶正密封面，中部為分流承力短節(jié)限位面，底端為傳扭承扭面；扶正密封面與擴眼鉆頭冠部102內(nèi)側(cè)上端的圓孔配合，保證擴眼鉆頭冠部102與分流傳力總成3不產(chǎn)生徑向晃動；扶正密封面上開有密封槽，密封槽內(nèi)安裝有密封；分流承力短節(jié)限位面直徑小于扶正密封面，但大于傳扭承扭面外接圓直徑，分流承力短節(jié)限位面與傳扭承扭面之間構(gòu)成的臺階限制分流傳力總成3與擴眼鉆頭冠部102間相對軸向位移大小，并防止分流傳力總成3脫出擴眼鉆頭冠部102 ;傳扭承扭面與分流傳力總成3下端傳扭孔間隙配合，用于將擴眼鉆頭冠部102扭矩傳遞給分流傳力總成3 ;分流傳力總成3內(nèi)側(cè)上部為分流盤301，中部為領(lǐng)眼鉆頭鉆井液流道，下部為領(lǐng)眼鉆頭鉆具連接扣；分流盤301與扶正密封面及分流承力短節(jié)限位面構(gòu)成的臺階面