[发明专利]一种天然气水合物开采复合破碎超变径钻头有效
申请号: | 201911088648.8 | 申请日: | 2019-11-08 |
公开(公告)号: | CN110748299B | 公开(公告)日: | 2021-01-05 |
发明(设计)人: | 唐洋;敬鑫;刘清友;王国荣;周守为;钟林;李清平;何玉发;李中;李炎军;刘和兴;叶吉华 | 申请(专利权)人: | 西南石油大学 |
主分类号: | E21B10/32 | 分类号: | E21B10/32;E21B10/43;E21B10/60;E21B7/18 |
代理公司: | 成都华风专利事务所(普通合伙) 51223 | 代理人: | 王梓丞 |
地址: | 610500 四*** | 国省代码: | 四川;51 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 天然气 水合物 开采 复合 破碎 超变径 钻头 | ||
1.一种天然气水合物开采复合破碎超变径钻头,由接头(1)、与接头(1)通过螺纹连接的外筒(2)、以及安装于外筒(2)中的喷嘴Ⅰ(17)、机械锁定机构、刀翼伸缩机构、与外筒(2)通过螺纹连接的堵头(13)、安装在堵头(13)上的O型密封圈Ⅳ(12)和通过螺纹连接安装在堵头(13)中的喷嘴Ⅱ(18)组成,其特征在于:所述的外筒(2)上部设置一处密封圈槽(201),外筒(2)中上部设置一处台阶Ⅰ(202),外筒(2)中部周向分布有三处凸起的卡爪(203),卡爪(203)下方设置一处密封圈槽(204),密封圈槽(204)下方周向设置三处喷嘴孔(205),每处4个孔,喷嘴孔(205)下方设置一处密封圈槽(206),外筒(2)中下部周向设置有三处矩形通孔(207),矩形通孔(207)下部设置有斜槽(209),外筒(2)内下部设置有一处台阶Ⅱ(208);所述的机械锁定机构由压筒(3)、O型密封圈Ⅰ(4)、弹簧Ⅰ(5)、划爪套(6)、O型密封圈Ⅱ(7)、O型密封圈Ⅲ(8)组成,压筒(3)上端通过接头(1)的下端面限位,压筒(3)与外筒(2)之间设有O型密封圈Ⅰ(4),弹簧Ⅰ(5)位于外筒(2)内且其两端分别连接于压筒(3)的台阶和外筒(2)中上部的台阶Ⅰ(202)之间,压筒(3)与划爪套(6)相接触,划爪套(6)与外筒(2)之间设有O型密封圈Ⅱ(7)和O型密封圈Ⅲ(8);所述的刀翼伸缩机构由推力球轴承(9)、滑筒(10)、弹簧Ⅱ(11)、刀翼(14)、二次破碎连杆(15)和刀翼连接座(16)组成,推力球轴承(9)安装于划爪套(6)与滑筒(10)之间,滑筒(10)与划爪套(6)间隙配合,弹簧Ⅱ(11)连接于滑筒(10)和外筒(2)内的台阶Ⅱ(208)之间,刀翼连接座(16)通过螺栓连接于滑筒(10)上,二次破碎连杆(15)两端分别与刀翼(14)和外筒(2)通过螺栓连接,刀翼(14)与刀翼连接座(16)通过螺栓连接;其中的二次破碎连杆(15)上端设置一处通孔(1501),二次破碎连杆(15)左侧设置两排破碎齿(1502),破碎齿(1502)两侧对称设置两排切口(1503),二次破碎连杆(15)下端设置一处通孔(1504),二次破碎连杆(15)中间设置一处槽(1505),使二次破碎连杆(15)呈叉形;所述的堵头(13)上端设置一处密封圈槽(1301),堵头(13)中部设置一处台阶(1302),堵头(13)中周向设置三处喷嘴孔(1303);所述的喷嘴Ⅱ(18)安装于堵头(13)设置的喷嘴孔(1303)中。
2.根据权利要求1所述的一种天然气水合物开采复合破碎超变径钻头,其特征在于:所述的机械锁定机构,其中的压筒(3)内部设置有一处缩颈台阶口(301),压筒(3)外部设置有一处台阶(302),压筒(3)外壁周向设置有三处凹槽(303),压筒(3)下端设置有三处螺旋面(305),三处螺旋面(305)间设置三处断面(304);其中的划爪套(6)上端设置有六处螺旋面(601),六处螺旋面(601)间交叉分布三处断面(602)和三处缺口(603),划爪套(6)中部设置有一处台阶(604);所述的压筒(3)外壁周向分布的三处凹槽(303)与外筒(2)中部周向分布的三处凸起的卡爪(203)配合,压筒(3)上的螺旋面(305)与划爪套(6)上的螺旋面(601)接触连接。
3.根据权利要求1所述的一种天然气水合物开采复合破碎超变径钻头,其特征在于:所述的刀翼伸缩机构,其中的刀翼(14)上端设置一处通孔(1401),刀翼(14)上沿着棱均匀设置一些切削齿(1402),刀翼(14)外侧设置两排平头齿(1403),刀翼(14)中部设置一处通孔(1404),刀翼(14)上设置有异形槽(1405),刀翼(14)下部外侧设置有数个平头齿(1406),刀翼(14)下端设置有数个球头齿(1407);其中的刀翼连接座(16)上部设置有螺栓通孔(1601),刀翼连接座(16)中下部设置有通孔(1602),刀翼连接座(16)内部设置有槽(1603);所述的刀翼连接座(16)通过螺栓与滑筒(10)连接,刀翼(14)通过螺栓与刀翼连接座(16)连接,刀翼(14)中部通过螺栓与二次破碎连杆(15)连接,二次破碎连杆(15)通过螺栓与外筒(2)连接。
4.根据权利要求1所述的一种天然气水合物开采复合破碎超变径钻头,其特征在于:所述的超变径钻头在钻进时,刀翼(14)闭合,三个刀翼前端组成钻头向前钻进,喷嘴Ⅱ(18)辅助破碎;当钻头钻进至水合物层尽头开始打开刀翼(14),在打开刀翼(14)的同时外筒(2)上的喷嘴Ⅰ(17)打开,实现水合物水力破碎;刀翼(14)打开后三个刀翼(14)组合呈伞状,开始回拖钻头,此时刀翼(14)旋转破碎水合物,实现水合物机械破碎;在刀翼(14)旋转的同时二次破碎连杆(15)旋转,二次破碎连杆(15)上的破碎齿(1502)和切口(1503)配合继续破碎水合物,实现水合物二次机械破碎。
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