[发明专利]具有旋转振荡冲击功能的PDC钻头

说明书

具有旋转振荡冲击功能的PDC钻头，包括钻头静部、钻头、钻头动部和旋转体；钻头动部与钻头静部卡接并可周向旋转。旋转体上开设径向通孔，旋转体的旋转可周期性开、闭洗井液通道。快速旋转关闭洗井液通道，能够在钻杆管路中产生水击，利用水击而产生震荡力，推动周向变深槽的深槽底位置沿着周向运动，而钻进过程中的破岩切削反作用力又会使得钻头回转。如此在水击冲击力和破岩切削反作用力作用下，从而在轴向进给的同时，产生周向振荡而提高破岩效率。有益效果是：利用钻井液，可控水击产生周向振动，提高切向破岩的效率；增加了新钻头功能的多样性；有效利用动静钻头的内部空间；符合破岩过程中的切向破岩需求，提高破岩效率。

技术领域

本发明涉及一种地质用牙轮钻头，具体说是具有旋转振荡冲击功能的PDC钻头。

背景技术

牙轮钻头是使用最广泛的一种钻井钻头。当进入硬地层的时候，其岩石会对齿的反作用力增大，导致钻头出现崩齿现象，降低钻头破岩效率，使用寿命也会因此而降低。

目前，结合现有钻头设计技术方案与钻井工程实际情况，当钻头在硬地层或者研磨性较强的地层时，由于岩石的硬度大，钻头的破岩效率低。为了解决上述问题，通常在钻具组合中加入提速工具，辅助钻头破岩，但是现有的各类提速工具结构都较为复杂，且适用性不一定能够满足生产需求，并且由于加入提速工具，增加钻具组合长度，提速工具的工作参数对测井仪器的工作性能也会产生影响。

201420707866.1为提高井下动力马达的破岩效率，充分发挥轴向冲击在破岩方面的技术优势，同时增加振荡减阻作用，保护钻头，降低钻井综合成本，提出一种水力脉动振荡马达。

201910329215.0的射流振荡实现冲击破岩的PDC钻头，增加射流振荡短节结构，可以使钻头自身具备射流振荡功能，在实现钻头破岩功能的基础上使钻头在破岩过程中可以产生脉冲振荡，提高钻头破岩效率。

水击是在有压管道中，液体流速发生急剧变化所引起的压强大幅度波动的现象。管道系统中闸门急剧启闭，输水管水泵突然停机，水轮机启闭导水叶，室内卫生用具关闭水龙头，都会产生水击。200420038847.0专利即利用水击原理产生轴向运动来提高钻井效率。

PDC钻头的主要破岩方式为切向破岩，可以可控地利用水击产生的强大震荡力，设计一种产生周向振动破岩冲击力，来提高钻井效率的设备。

发明内容

为应对现有技术中存在不足与对现有技术进行优化，本发明提出具有旋转振荡冲击功能的PDC钻头。

具有旋转振荡冲击功能的PDC钻头，包括钻头静部(1)和钻头(16)。

还包括钻头动部(9)和旋转体(17)；钻头动部(9)与钻头静部(1)之间在旋转卡扣(8)处活动卡接，钻头动部(9)相对钻头静部(1)可周向旋转一定角度。该类型的卡接为相互咬合，使得钻头动部(9)与钻头静部(1)能够相对周向运动一定角度，又不至于脱节。

钻头动部(9)与钻头(16)固定一体。

旋转体(17)上开设径向通孔(18)，旋转体(17)的旋转可周期性开、闭钻头动部(9)中的洗井液通道。开启洗井液通道，则泄压而压力降低，快速旋转关闭洗井液通道，能够在整个钻杆输送洗井液的管路中产生压力陡升的现象，即水击，利用水击压力的突然提升而产生震荡力。

钻头动部(9)中设置周向变深槽(10)，钻头静部(1)的静态流道(7)与浅槽底(12)位置相连通；使得静态流道(7)与周向变深槽(10)连通为贯通的盲孔。周向变深槽(10)也可为深度恒定的槽。

上面所述的震荡力，会推动周向变深槽(10)的深槽底(11)位置沿着周向运动，而钻进过程中的破岩切削反作用力又会使得钻头(16)逆时针回转。如此在水击冲击力和破岩切削反作用力作用下，从而在轴向进给的同时，产生周向振荡而提高破岩效率。