[发明专利]一种钻井用旋钮冲击钻头

说明书

技术领域

本发明涉及石油天然气钻井设备及其相关零部件技术领域，尤其是涉及一种钻井用旋钮冲击钻头。

背景技术

随着油气勘探开发的不断发展，油气田中深井、超深井的比例占整个油气井的比例不断增加。由于深井的地层岩石强度大、研磨性高、可钻性差，所以会使钻具出现跳动严重的情况，并最终导致钻速迟缓、钻井周期延长以及钻井成本增加。一旦钻头破岩能力不足，那么吃入岩石的钻头瞬间停止转动，钻柱则持续旋转直至钻头处积蓄的能量达到剪切破碎地层的临界值，此时钻头瞬间高速转动并释放钻柱能量，随后整个钻柱进入“卡-滑”循环。“卡-滑”现象的出现，直接引起无规律的震动，在PDC(Polycrystalline Diamond Compact bit)钻头齿上施加比平时高很多的冲击载荷，导致钻头过早失效，也会缩短BHA(Bottom Hole Assembly)的使用寿命，并会影响井身质量造成负面影响。

由此可见，如何研究出一种钻井用旋钮冲击钻头，具有产生高频低幅扭转冲击力的功能，以达到提升旋钮冲击钻头破岩效率的目的，从而显著降低钻头“卡-滑”现象的发生概率，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种钻井用旋钮冲击钻头。

本发明一种钻井用旋钮冲击钻头，包括钻头基体，所述钻头基体上端键接钻头接头，所述钻头基体与所述钻头接头中央为空腔结构，所述空腔结构侧壁开设有安装槽，所述安装槽内插接冲击撞锤座，所述冲击撞锤座的中心通孔内插接冲击撞锤，所述冲击撞锤的中心通孔内插接转向分流器，所述撞锤冲击座的上端面和下端面分别可拆卸连接上旋转导流盖和下旋转压盖，所述上旋转导流盖中心开设有分流孔。

所述冲击撞锤座外侧周向对称设有偶数道圆弧形凹槽，所述凹槽侧壁上开设有径向进液孔，与每个所述凹槽位置相对的所述冲击撞锤座内侧设有弧形凸起，所述进液孔贯穿所述凸起，相邻所述凸起之间构成滑槽和泄流孔，所述冲击撞锤外侧周向设有圆弧状侧耳，所述侧耳与所述滑槽周向滑动连接，所述冲击撞锤侧壁开设有径向通孔，所述冲击撞锤内侧设有凸棱，所述凸棱与所述转向分流器外侧的连接槽周向滑动连接，所述转向分流器外侧周向设有多道弧形泄流孔，所述转向分流器侧壁设有径向进液孔。

钻井液通过所述分流孔、进液孔和泄流孔实现周期性输入输出，钻井液周期性输入输出所转化的动力驱动所述转向分流器和所述冲击撞锤完成高频低幅的周期性周向扭转动作。

进一步地，所述冲击撞锤座外侧周向对称设有四道所述凹槽，四道所述凹槽上的进液孔分别为第一进液孔、第二进液孔、第三进液孔和第四进液孔，与所述第一进液孔、第二进液孔、第三进液孔和第四进液孔对应的泄流孔为所述冲击撞锤座中的第一泄流孔和第二泄流孔；所述转向分流器中的进液孔为贯穿所述转向分流器本身主进液孔，与所述主进液孔对应的泄流孔为所述转向分流器外侧的第三泄流孔、第四泄流孔、第五泄流孔和第六泄流孔。

进一步地，所述冲击撞锤中的侧耳数量为两个，所述凸棱的数量为两道，两个所述侧耳所处直线与两道所述凸棱所处直线相互垂直。

进一步地，所述转向分流器中心开设有轴向通孔。

进一步地，所述转向分流器底部与所述下旋转压盖之间安装有滚珠轴承。

进一步地，所述下旋转盖与钻头基体内部通过丝扣固定连接。

进一步地，所述安装槽为八方安装槽，所述冲击撞锤座底部外端设有八方形安装座，所述八方形安装座与所述八方形安装槽插接固定。

进一步地，所述钻头接头和所述钻头基体之间的连接键为防转花键。

进一步地，所述钻头基体的下端钻头处设有水眼。

进一步地，所述撞锤冲击座的上端面和下端面通过螺栓固定连接所述上旋转导流盖和下旋转压盖。

本发明一种钻井用旋钮冲击钻头，与现有技术相比具有以下优点：

首先，该钻井用旋钮冲击钻头中由依次套接的所述冲击撞锤座、冲击撞锤、转向分流器以及螺栓连接固定的上旋转导流盖、下旋转压盖构成的扭力冲击总成，并通过合理设计所述分流孔、进液孔和泄流孔的位置结构使扭力冲击总成成为一个可周期性进排水的机构，从而使该扭力冲击总成能够巧妙的将部分钻井液的流体能量转换成高频、低幅的周向扭转冲击动力，该设计赋予扭力冲击总成绿色节能的优点；且该动力可直接作用在所述钻头基体上，使在钻井过程中BHA提供的持续扭力与旋钮冲击钻头产生的高频、低幅扭转冲击力相结合，以达到显著提高破岩效率的目的。