[发明专利]一种螺旋刀翼辅助增压返排的二次破岩钻头

说明书

本发明提供了一种螺旋刀翼辅助增压返排的二次破岩钻头，包括：钻头体、刀翼、牙轮；所述刀翼设置在钻头体的顶端，且刀翼与钻头体为一体式结构；所述保径部分设置在刀翼的外壁上；本发明通过对破岩钻头的改进，具有钻头底部进行一次切削，形成初级岩屑，初级岩屑在钻井液的携带返排下返至牙轮处，牙轮可进行二次破碎、螺旋刀翼在纵向上滑移与井壁产生的是面接触，远远大于传统直刀翼的线接触方式，可以减少钻井过程中的纵向振动、钻头切削产生的岩屑在螺旋面垂直分力的作用下向上返排，流体携带岩屑对螺旋刀翼面产生反作用力可对钻头增压，从而有效的解决了本发明在背景技术一项中提出的问题和不足。

技术领域

本发明涉及破岩钻头技术领域，更具体的说，尤其涉及一种通过螺旋进给的方式实现辅助返排，而反作用力作用于钻头实现增大钻压，同时螺旋结构设计减少工作过程中破岩钻头的振动。

背景技术

目前在难钻地层中，钻头的使用寿命以及机械钻速急需提高。但是伴随着材料学的发展，PDC复合片材料技术日趋成熟。于是，诞生了PDC-牙轮复合钻头，其在硬性地层、致密性地层、高研磨性地层以及定向井中有着钻井效率高、造斜稳定、钻头使用寿命长等优势。虽然复合钻头在难钻地层取得了理想的效果，但是，其理论基础以及设计技术相较牙轮钻头以及PDC钻头还很不成熟。

在钻井过程中，因切削出的岩石固态井底是凹凸不平的，会造成钻头在继续切削过程中的振动，影响钻头使用寿命以及井眼轨迹的质量；另外，在定向井及水平井中，由于井眼有一定的倾斜角度，钻井液中的岩屑返排效率低，钻头对井底施加钻压不够，造成脱压。为了解决以上钻头振动、岩屑举升返排、倾斜井眼施加钻压问题，现有技术主要是通过如下措施对技术进行改良：

1、减少振动方面：对于钻头在工作过程中的钻头稳定性问题，通常在现场采用在钻铤和钻杆上安装稳定器来减小钻头振动，这会造成频繁的起下钻，大大提升钻井成本。

2、辅助返排方面：目前主要依靠地面泵组的水力参数设计上，依靠地面泵组分配到钻头的能量进行返排。并没有发挥旋转钻柱的辅助作用。

3、增加钻压方面：主要是单独增加一个推进装置。

以上方面都是独立的功能装置实现的，并没有充分发挥和利用现有的钻进条件，有鉴于此，针对现有的问题予以研究改良，提供一种螺旋刀翼辅助增压返排的二次破岩钻头，旨在通过该技术，达到解决问题与提高实用价值性的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种螺旋刀翼辅助增压返排的二次破岩钻头，以解决上述背景技术中提出的钻头在工作过程中的钻头稳定性问题，通常在现场采用在钻铤和钻杆上安装稳定器来减小钻头振动，这会造成频繁的起下钻，大大提升钻井成本；辅助返排方面目前主要依靠地面泵组的水力参数设计上，依靠地面泵组分配到钻头的能量进行返排。并没有发挥旋转钻柱的辅助作用；增加钻压方面主要是单独增加一个推进装置，以上方面都是独立的功能装置实现的，并没有充分发挥和利用现有的钻进条件的问题和不足。

为实现上述目的，本发明提供了一种螺旋刀翼辅助增压返排的二次破岩钻头，由以下具体技术手段所达成：

一种螺旋刀翼辅助增压返排的二次破岩钻头，包括：钻头体、刀翼、齿柱、复合片、顶齿、锥齿、单齿、牙轮、保径部分、卸扣槽、丝扣、流道、水眼；所述刀翼设置在钻头体的顶端，且刀翼与钻头体为一体式结构；所述保径部分设置在刀翼的外壁上；所述顶齿镶焊安装在刀翼的顶端；所述锥齿镶焊安装在刀翼的顶端，且锥齿位于顶齿的两侧；所述顶齿与锥齿均由齿柱与复合片烧结而成；所述单齿镶焊安装在钻头体顶端的中间位置；所述牙轮安装在钻头体的上部；所述卸扣槽开设在钻头体下部的外壁上；所述丝扣位于钻头体的底部；所述水眼贯通设置在钻头体上；所述流道贯通设置在钻头体的内部，且流道的末端与水眼相贯通。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种螺旋刀翼辅助增压返排的二次破岩钻头所述刀翼的整体外观呈螺旋形，且刀翼共设置有三处，刀翼在钻头体的顶端呈环形阵列状分布。