[发明专利]粒子冲击钻头

说明书

技术领域

本发明涉及钻探技术领域，具体而言，涉及一种粒子冲击钻头。

背景技术

目前，随着工业技术的发展，各国对油气资源的需求量不断增加。但是，随着浅层油气资源的不断枯竭，寻找新的油气资源集中在了深部地层以及复杂地质条件下，但由于传统钻井技术有限，深井和超深井硬地层钻井普遍存在速度慢、周期长、成本高等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于,提供一种钻井效率更高的钻头。

因此，本发明的技术方案如下：

一种粒子冲击钻头，包括主体，所述主体的下端形成三个螺旋侧翼，在相邻是所述螺旋侧翼之间形成旋转排屑槽，用于在所述粒子冲击钻头工作时排出岩屑和粒子，其中两个所述螺旋侧翼上分别设置有一侧翼喷嘴，在所述主体下端、三个所述螺旋侧翼之间还设置有中心喷嘴，所述中心喷嘴与所述主体的轴线之间距离小于所述侧翼喷嘴与所述主体的轴线之间的距离，两个所述侧翼喷嘴的出口直径均为所述中心喷嘴的出口直径的3～4倍。

在该技术方案中，提供了一个粒子冲击钻头，采用三个螺旋侧翼，相邻的螺旋侧翼之间形成旋转排屑槽，排屑效果更好，有利于粒子的回收；中心喷嘴与主体的轴线之间距离小于侧翼喷嘴与主体的轴线之间的距离，两个侧翼喷嘴的出口直径均为中心喷嘴的出口直径的3～4倍，可以更好第保证各部分破岩速度均匀。

另外，所述中心喷嘴和两个所述侧翼喷嘴的位置成三角形布置，进一步保证破岩速度均匀；根据实践经验总结，所述中心喷嘴的出口直径为5～8mm；所述侧翼喷嘴的出口直径为15～20mm，所述中心喷嘴的流道与所述主体的轴线成8～12°夹角，所述侧翼喷嘴的流道与所述主体的轴线成20～25°夹角为最佳。

附图说明

图1是根据本发明实施例的粒子冲击钻头的结构示意图；

图2和图3是图1中粒子冲击钻头的底部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，根据本发明的实施例的粒子冲击钻头，包括主体2，所述主体2的下端形成三个螺旋侧翼3，在相邻是所述螺旋侧翼3之间形成旋转排屑槽4，用于在所述粒子冲击钻头工作时排出岩屑和粒子，其中两个所述螺旋侧翼3上分别设置有一侧翼喷嘴31，在所述主体2下端、三个所述螺旋侧翼3之间还设置有中心喷嘴21，所述中心喷嘴21与所述主体2的轴线之间距离小于所述侧翼喷嘴31与所述主体2的轴线之间的距离，两个所述侧翼喷嘴31的出口直径均为所述中心喷嘴21的出口直径的3～4倍。

其中，图中1为上接头，5为切削齿，22为流道。

在该技术方案中，提供了一个粒子冲击钻头，采用三个螺旋侧翼3，相邻的螺旋侧翼3之间形成旋转排屑槽4，排屑效果更好，有利于粒子的回收；中心喷嘴21与主体2的轴线之间距离小于侧翼喷嘴31与主体2的轴线之间的距离，两个侧翼喷嘴31的出口直径均为中心喷嘴21的出口直径的3～4倍，可以更好第保证各部分破岩速度均匀。

另外，所述中心喷嘴21和两个所述侧翼喷嘴31成三角形布置，进一步保证破岩速度均匀；根据实践经验总结，所述中心喷嘴21的出口直径为5～8mm；所述侧翼喷嘴31的出口直径为15～20mm，所述中心喷嘴21的流道与所述主体2的轴线成8～12°夹角，所述侧翼喷嘴31的流道与所述主体2的轴线成20～25°夹角为最佳。

为了对高压钻井液和硬质钢粒子提供加速射流的动力，喷嘴流道特设计为锥体形状，为了喷嘴安装方便，在粒子出口处特设计一小段圆柱。其中喷嘴长度与直径之比大约为4，喷嘴长度为30mm～50mm，喷嘴圆柱段长度与圆锥段长度之比在3:1～4:1之间。

粒子流从钻头上部总流道进入三个喷嘴各自的分支流道，然后通过三个高压喷嘴以高速喷出，由于其高速撞击作用产生的拉应力和剪切应力大于岩石的极限强度，导致岩石破碎。同时在高压钻井液的冲击作用下，岩屑经过螺旋排屑槽4被返回到地面。

综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本发明的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。