[发明专利]自激振荡脉冲增强式内磨钻头

摘要

本发明公开了一种自激振荡脉冲增强式内磨钻头。区别于常规PDC钻头，本设计加装了脉冲生成装置、自激振荡脉冲增强装置、负压抽汲装置和岩屑内磨装置。脉冲生成装置包括钻井液流道、进给腔、谐振腔、谐振管出口与分流区，基于风琴管，通过激发液体共振产生脉冲射流；自激振荡脉冲增强部包括下喷流道、自激振荡喷嘴、刀翼，基于赫姆霍兹谐振腔，通过自激振荡喷嘴形成大尺度涡环结构，增强脉冲射流；负压抽汲装置包括反向高速流道、抽汲腔，基于射流泵，凭借反向射流高速特性在抽汲腔形成负压，抽汲岩屑；岩屑内磨装置包括混合腔、喉道、加速腔、内磨腔、内磨体、旁通和扩散腔，基于高压作用力、水楔效应粉碎岩屑，利于携岩，清除岩屑床。

主权项

一种新型自激振荡脉冲增强式内磨钻头，其特征在于在常规PDC钻头的基础上加装了脉冲生成装置、自激振荡脉冲增强装置、负压抽汲装置和岩屑内磨装置：所述的脉冲生成装置包括钻井液流道、进给腔、谐振腔、谐振管出口与分流区。各部分依次相互对接连通，分流区出口与反向高速流道、下喷流道相连通；钻井液流道、进给腔、谐振腔、谐振管出口和分流区均为共轴圆柱形构造；进给腔管径是钻井液流道的1.2倍，谐振腔管径是流道的0.8倍，谐振管出口管径是流道的0.5倍，分流区管径是流道的2倍；所述的自激振荡脉冲增强装置包括下喷流道、自激振荡喷嘴、刀翼。下喷流道与分流区相连通，出口在钻头端部，其中均布安装有3个自激振荡喷嘴；自激振荡喷嘴由上喷嘴、下喷嘴、振荡腔和冲击壁组成，各部分均为圆柱形构造；上喷嘴管径为下喷嘴管径的1.5倍，振荡腔管径为下喷嘴的3倍；冲击壁附于振荡腔底部，为150°锥形结构于下喷嘴相交；所述的负压抽汲装置包括反向高速流道、抽汲腔；反向高速流道与分流区出口相连通，出口在混合腔；抽汲腔与钻头端部排屑槽相连通，出口在混合腔；所述的岩屑内磨装置包括混合腔、喉道、加速腔、内磨腔、内磨体、旁通和扩散腔；混合腔外侧与抽汲腔、反向高速流道相连通，内侧与喉道对接连通；喉道与加速腔对接连通，为圆柱形构造，管径为加速腔管径的0.5倍；内磨腔与加速腔相连通，两者轴线呈138°夹角，加速腔为圆柱形构造，内磨腔为棱柱型构造，内磨腔横截面为加速腔圆形截面的外接正六边形；内磨体附于内磨腔内壁，正对加速腔出口；旁通和扩散腔与内磨腔相连通，旁通与内磨腔共轴线，扩散腔轴线与内磨腔轴线呈138°夹角。