[发明专利]一种脉动冲击破岩钻头

说明书

本发明公开了一种脉动冲击破岩钻头，上接头上端和上部钻柱丝扣连接，上接头下端和钻头基体上端丝扣连接；固定切削齿过盈安装在钻头基体下部表面规律排布的盲孔内，喷嘴和钻头基体外圆下部的水眼出口端螺纹固紧，冲击切削齿和碟簧整体安装在钻头基体的台阶孔内，封盖和钻头基体上台阶孔出口端螺纹固紧；螺旋转子上部设置有螺旋叶片；螺旋转子、滚动轴承、轴承座和动阀环整体置入衬管内腔。本发明可以完成常规PDC钻头破岩机理的同时，对岩层产生冲击破岩载荷，对硬地层脆性岩石具有很好的破岩效果，有效提高机械转速。

技术领域

本发明涉及一种石油天然气行业硬质地层钻井，特别是一种脉动冲击破岩钻头。

背景技术

在石油天然气行业中，钻井作业风险高、难度大，同时也具有极高的经济回报。在钻井过程中，提高机械钻速可以有效缩短钻井周期，降低作业成本，提高经济收益，因此如何有效提高机械钻速一直是国内外石油钻井领域研究的重要技术难题。在钻井作业中，尤其以硬地层钻进最为困难，这是由于硬地层质地坚硬，耐磨性好，造成钻头对硬地层岩石切削困难。目前国内外应用最为普遍的是牙轮钻头和PDC钻头，牙轮钻头在钻压和钻柱旋转的作用下，牙齿压碎并吃入岩石，同时产生一定的滑动而剪切岩石；牙轮钻头有单牙轮钻头、双牙轮钻头和三牙轮钻头，结构复杂，设计难度很高，PDC为整体式结构，在工艺和成本上较牙轮钻头更具优势。

然而不论是牙轮钻头还是PDC钻头，其切削齿都是和钻头本体或者牙轮牙掌整体固定的，因此在切削岩石过程中，PDC钻头的切削力基本是恒定载荷，多适用于中硬地层，对硬地层切削效果不佳；而牙轮钻头由于牙轮复杂的机械运动，产生了部分交变切削载荷，对硬地层也具有较好的切削效果，但是其结构复杂，成本高，维护难。因此，设计一种类PDC钻头形式，而切削齿可以产生交变切削载荷的破岩钻头具有很好的应用价值，可以弥补PDC钻头对于硬地层的技术短板，同时实现较为经济的成本投入。基于上述技术背景，本发明特提供一种脉动冲击破岩钻头，有效提高硬地层机械钻速，实现快速钻井作业需求。

发明内容

本发明的目的在于解决钻井过程中硬质地层机械钻速低的问题，提供一种脉动冲击破岩钻头。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种脉动冲击破岩钻头，它包括上接头、钻头基体、固定切削齿、冲击切削齿、喷嘴、动阀环和静阀环，所述上接头与钻头基体上端连接，所述钻头基体外圆下部设置有水眼，所述水眼与喷嘴紧固连接，所述钻头基体外圆下部和下端面均设置有台阶孔，所述台阶孔内安装有冲击切削齿，所述钻头基体下部表面设置有规律排布的盲孔，所述盲孔内过盈安装有固定切削齿，所述钻头基体内还设置有衬管，所述衬管内又设置有螺旋转子、滚动轴承、轴承座和动阀环，所述螺旋转子下端连接有轴承座，所述轴承座外圆上安装有滚动轴承，所述轴承座内安装有动阀环，所述动阀环下端面与所述静阀环端面贴合，所述静阀环过盈安装在钻头基体内腔下端凸台内孔上。

进一步的，所述上接头上端和上部钻柱丝扣连接，所述上接头下端和钻头基体上端丝扣连接。

进一步的，所述钻头基体外圆下部设置为圆锥面。

进一步的，所述水眼连通嘴头基体内外腔，所述水眼出口端设置为母螺纹，所述喷嘴和钻头基体外圆下部的水眼出口端螺纹固紧。

进一步的，所述台阶孔连通钻头基体内外腔，所述台阶孔内还设置有碟簧，所述碟簧安装在冲击切削齿外圆中部台阶面上，所述台阶孔出口端与封盖螺纹紧固。

进一步的，所述静阀环外圆上部设置一圈凸起台阶，静阀环内腔设置为偏心通孔。

进一步的，所述动阀环内腔设置为偏心通孔。

进一步的，所述钻头基体内腔下端设置有一圈凸台，所述衬管下端和所述凸台丝扣连接，所述衬管中部设置有过流孔。

进一步的，所述轴承座外圆上部设置有凸起台阶，轴承座上部周向均匀设置两个排流孔，轴承座内腔上部设置为螺纹孔，轴承座和螺旋转子下端丝扣连接。