[实用新型]自激式脉冲PDC钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油钻井钻进过程中的一种掘进工具，即一种自激式脉冲PDC钻头，这种钻头将钻井液泵输出的普通射流转换成自激脉冲射流，并将射流进行放大，以脉冲振荡的形式输出，成倍增加井底钻头水力破岩能力。实现了钻井液能量的高效率传递。 

背景技术

目前广泛采用普通射流PDC钻头都是用恒定的水压进行井底的冲洗，不足之处是水的效率低、进尺少、速度慢，存在过度破碎的情况，钻头使用寿命短。 

发明内容

为了克服恒定的水压进行井底的冲洗的上述缺点，本实用新型将自激脉冲射流原理应用到钻头上，通过自激脉冲腔产生高压脉冲射流，经钻头喷嘴直接水力破岩，提出一种自激式脉冲PDC钻头的新设计。 

这种自激式脉冲PDC钻头，包括上部的钻头上体，钻头上体通过螺纹和钻头本体相连，钻头本体内部安装有内喷嘴，钻头本体外部固定有钻头刀翼，钻头刀翼上镶嵌有金刚石复合片，其特征在于，钻头上体轴线上有一中心孔，中心孔的直径为55-80毫米；中心孔的下端有一收缩锥孔，收缩锥孔下端有一内喷嘴，内喷嘴下端为钻头本体内的自激脉冲腔，自激脉冲腔下部为圆柱形，自激脉冲腔上部为内坡面为斜面的盆形，自激脉冲腔下部和4-6个喷嘴相通。 

内喷嘴的孔径为中心孔孔径的0.4-0.8倍，自激脉冲腔的直径为中心孔孔径的1.3-2.5倍，内喷嘴至自激脉冲腔的底部距离为中心孔孔径的1.1-1.3倍。 

在钻头本体内部的内喷嘴下部自激脉冲腔内还可以安装一个转轮，转轮上有2-6个叶片，水平的转轮轴和竖直的中心孔的轴线不相交，两者轴线的距离为中心孔孔径的1/10。 

钻杆中的液体从钻铤流入钻头中心孔再流入收缩锥孔，从内喷嘴高速喷出，受自激脉冲腔大空间圆柱形和上部盆形的作用，水流变缓，在自激脉冲腔中形成自激脉冲，再通过下部的喷嘴喷出，产生脉冲震荡，使得钻头底部的水压时大时小，增加井底钻头水力破岩能力，同时也避免了井眼底部岩石的过度破碎，射流冲击效果是普通稳定压力射流的2倍以上。实现了钻井液能量的高效率传递。 

附图说明

图1是本实用新型实施例一的结构示意图 

图2是本实用新型实施例二的结构示意图

图中：1、钻头上体，2、钻头本体，3、喷嘴，4、钻头刀翼，5、中心孔，6、收缩锥孔，7、内喷嘴，8、自激脉冲腔，9、转轮。

具体实施方式

实施例一：在图1中，这种自激式脉冲PDC钻头，包括上部的钻头上体1，钻头上体1通过螺纹和钻头本体2相连，钻头本体2内部安装有内喷嘴7，钻头本体2外部固定有钻头刀翼4，钻头刀翼4上镶嵌有金刚石复合片，钻头上体1轴线上有一中心孔5，中心孔5的直径为70毫米；中心孔5的下端有一收缩锥孔6，收缩锥孔6下端有一内喷嘴7，内喷嘴7下端为钻头本体内的自激脉冲腔8，自激脉冲腔8下部为圆柱形，自激脉冲腔8上部为内坡面为斜面的盆形，自激脉冲腔8下部和4个喷嘴3相通。 

内喷嘴7的孔径为中心孔5孔径的0.5倍，自激脉冲腔8的直径为中心孔5孔径的2倍，内喷嘴7至自激脉冲腔8的底部距离为中心孔5孔径的1.2倍。 

实施例二：在图2中，在钻头本体内部的内喷嘴下部自激脉冲腔内还安装有一个转轮9，转轮上有4个叶片，水平的转轮轴线和竖直的中心孔的轴线不相交，两者轴线的距离为中心孔孔径的1/10。由于转轮9高速转动，水流在自激脉冲腔8内的压力高频的变化，使水流的冲击效果有较大的提高。