[发明专利]一种用于井下增压器的超高压钻头流道系统及其构造方法

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种石油与天然气钻井工程领域，特别涉及一种用于井下增压器的超高压钻头流道系统及其构造方法。

二、背景技术：

国内外钻井工程实践表明，利用井下增压装置提高部分钻井液喷射压力来辅助破岩可大幅度提高深部地层的钻井速度。但能否将井下增压装置输出的超高压钻井液和常压钻井液分别传输到井底并使其各自喷射是该技术实现的关键问题之一。

现有技术中将井下增压装置输出的超高压钻井液和常压钻井液分别传输到井底并使其喷射的工具已有以下专利文献予以批露。

中国专利说明书CN2584797(2003年11月05日公开)提供了一种带有扶正器的超高压钻头，它是在井下增压泵出口与钻头喷嘴间连接一根超高压管，超高压管上装有上下两个扶正器，两个扶正器之间装有弹簧。扶正器由卡簧座、卡簧、垫片上下安装构成，卡簧是缺口式环形弹簧，卡簧的上半部分为圆台状、下半部分为圆柱体，中间是通孔，在圆台体和圆柱体的上部开有三条径向缝，在两条缝之间的壁厚上开轴向流道；卡簧座呈圆柱状，其中间为大口向下的内圆锥形，用丝扣连接在壳体内壁。在高压管外露段和喷嘴外面加有一个保护套，保护套焊接在钻头体上。

中国专利说明书CN2665342(2004年12月22日公开)描述了一种与井下自动增压装置配合使用的钻头--双流道钻头。由钻头体、喷嘴、超高压喷嘴、超高压连通管、泥浆流道，以及破碎岩石的牙轮或复合片等组成。其特征在于：在泥浆流道内有超高压连通管，超高压连通管下端有定位套。定位套固定在钻头体上，定位套将超高压连通管固定在泥浆流道内。超高压连通管连接超高压喷嘴。效果是由于在钻头的泥浆流道内设有超高压连通管，井下自动增压装置产生的超高泥浆可以通过超高压连通管到达超高压喷嘴并喷出，形成超高压喷射流破碎井底岩石。在超高压连通管外部为泥浆流道，泥浆泵提供的泥浆通过泥浆流道和喷嘴完成井底净化和携岩上返。

中国专利说明书CN2683822(2005年03月09日公开)提供了一种超高压双流道PDC钻头，这是以普通钢体PDC钻头为基础，在已有普通流道和普通喷嘴的情况下，在钻头体内部设置一根超高压管，超高压管的上端连接井下增压泵的出口端，下端通过在钻头体内加工的超高压流道与超高压钻头喷嘴相连接，超高压钻头安装在钻头的刀翼上PDC切削齿的后面，进行超高压射流切割岩石，辅助切削齿破岩。钻头体上部有扶正装置将超高压管固定在钻头腔内。扶正装置除了可以扶正超高压管外，还开有轴向流道。普通喷嘴可换，超高压喷嘴装在外套里面，也可更换。

中国专利说明书CN2931757(2007年08月08日公开)描述了一种钻探石油的双流道钻头，涉及钻探石油的钻头。其目的是为水力破岩专用钻具提供配套使用的钻头而公开一种双流道钻头，该方案的主要特征是泥浆管道内还设有第二泥浆管，第二泥浆管的底端接置于泥浆管道的底部，第二泥浆管的顶端与泥浆管道管壁之间设有支撑；泥浆管道底部中心设有沉孔，第二泥浆管底端压配于沉孔内，沉孔的底部制有喷嘴；支撑沿泥浆管道的径向间隔均匀设置。按本方案实施的双流道钻头，具有结构合理、简洁、连接可靠和加工方便、成本低廉的特点，不仅为开发应用水力破岩技术提供了有益的技术支持，而且将本方案成功的应用于PDC胎体钻头，为石油钻探生产提供了一种合理而有效的新型钻头。

从原理上讲，这些钻头可实现将井下增压装置输出的超高压钻井液和常压钻井液分别传输到井底并使其喷射的目的，但设计中却并未考虑以下问题：(1)需要生产专用钻头，专用钻头需要在钻头胎体内埋入超高压钻井液专用流道，这无疑增加了钻井作业的成本，影响了井下增压装置在不同地区、不同地层的推广应用；(2)安装过程中存在两个流道不能够同时连接的可能，由于超高压流体过流管道无承压及承拉装置，在和井下增压装置装卸过程中，会产生因轴向受力过大或轴线不对中引起的超高压流道连通失败情况；(3)连接过程可能会对超高压流道与钻头体的连接造成破坏，与井下增压装置上扣连接过程中，上述几种钻头超高压流道没有防止旋转机构，超高压流道上的扭矩作用于与钻头体的连接部位，极易引起该部位的损坏。

因此亟需一种用于井下增压器的超高压钻头流道系统，以满足利用井下增压装置提高深部地层钻进速度这项技术推广应用的要求。

三、发明内容：

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种用于井下增压器的超高压钻头流道系统及其构造方法，仅需要将系统中除了钻头体的其他组件按照该系统的构造方法进行构造，即可实现普通钻头到超高压双流道钻头的转化，有利于井下增压装置的推广应用。