[发明专利]一种压力自适应PDC钻头

说明书

本发明公开了一种压力自适应PDC钻头，包括钻头本体、接头、刀翼、排屑槽和喷嘴，钻头本体安装在接头上，其上方有刀翼，刀翼包括刀翼保径、刀翼冠部和切削齿，排屑槽位于刀翼之间，喷嘴包括压力自适应喷嘴和普通喷嘴，压力自适应喷嘴包括外壳体、滑动杆、滑套、弹簧、限位螺帽，其中滑套分为固定滑套和活动滑套，根据滑套种类不同，压力自适应喷嘴分为压力自适应喷嘴a和压力自适应喷嘴b。本发明解决了现有的PDC钻头在工作中出现钻头泥包和排屑槽泥包的技术问题。

技术领域

本发明涉及PDC钻头领域，具体涉及一种压力自适应PDC钻头。

背景技术

PDC钻头由于更快的机械钻速，更长的使用寿命被广泛用于油气钻井，通常的PDC钻头包含接头、钻头本体、本体内部有流体通道、多个刀翼、刀翼上钎焊有切削齿、刀翼之间形成排屑槽、排屑槽内安装有喷嘴，喷嘴与本体内部流体通道连通，钻头接头与上部钻柱螺纹连接。钻井液从钻柱内由钻头本体内部流体通道并经喷嘴喷射而出进入井眼与钻具形成的环空，钻井液除用于切削齿冷却，还具有携岩及维持井壁稳定的作用。常规的PDC钻头的喷嘴与钻头内部流道和井眼环空处于连通状态，钻井过程中，当停泵接立柱的时候，井眼环空内的携带有岩屑的钻井液在环空液柱压力作用下容易倒灌入钻头本体内部流体通道内，并在再次开泵循环时不能及时排出，造成部分喷嘴堵死，影响钻头切削齿冷却和携岩，并进一步引发钻头泥包，影响钻头机速和钻头使用寿命。另一方面，钻头在下钻过程中，在经过高粘质泥岩或长裸眼井段时，容易在靠近保径位置的排屑槽内形成下钻泥包，而钻头喷嘴通常安装在本体上并指向井眼钻进方向，不能直接冲洗保径位置的排屑槽，当遭遇排屑槽泥包时，常规的提高排量、冲甩钻具组合也很难解决下钻钻头排屑槽泥包问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压力自适应PDC钻头，以解决PDC钻头在工作中出现钻头泥包和排屑槽泥包的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种压力自适应PDC钻头，包括钻头本体、接头、刀翼、排屑槽和喷嘴，钻头本体安装在接头上，其上方有刀翼，刀翼包括刀翼保径、刀翼冠部和切削齿，排屑槽位于刀翼之间，喷嘴包括压力自适应喷嘴和普通喷嘴，压力自适应喷嘴包括外壳体、滑动杆、滑套、弹簧、限位螺帽，其中滑套分为固定滑套和活动滑套，根据滑套种类不同，压力自适应喷嘴分为压力自适应喷嘴a和压力自适应喷嘴b。

具体的，所述压力自适应喷嘴a中使用固定滑套，固定滑套安装在外壳体a内，滑动杆a穿过固定滑套并安装在固定滑套内，滑动杆a与外壳体a和固定滑套形成可沿轴线方向滑动的结构，滑动杆a上套接有弹簧a，弹簧a被限位螺帽a预压在固定滑套内。

具体的，所述压力自适应喷嘴a中滑动杆a上端呈倒锥形，该倒锥形结构形成的锥面a在弹簧a预紧力作用下预压在喷嘴壳体内圆锥面a上。

具体的，所述压力自适应喷嘴a中外壳体a、滑动杆a和固定滑套共同形成了压力自适应喷嘴通道。

具体的，所述压力自适应喷嘴b中使用活动滑套，活动滑套内安装有弹簧b，活动滑套和弹簧b一起套接于滑动杆b，弹簧b两端面受活动滑套和滑动杆b上的台阶限位，滑动杆b和外壳体b可以通过螺纹、焊接的方式与喷嘴外壳固定连接，滑动杆b下端与限位螺帽b通过螺纹连接。

具体的，所述活动滑套可相对滑动杆b沿轴线方向滑动，滑动杆b上套接有弹簧b，弹簧b被限位螺帽b预压在活动滑套内，滑动杆b顶端开设有喷嘴孔。

具体的，所述活动滑套下端呈倒锥形，该倒锥形结构形成的锥面b在弹簧b的弹力作用下预压在喷嘴壳体内圆锥面b上。

具体的，所述压力自适应喷嘴b中外壳体b、滑动杆b和活动滑套共同形成了压力自适应喷嘴通道。

具体的，所述压力自适应喷嘴可通过螺纹连接、焊接、嵌接的方式安装到与PDC钻头上，可根据情况有选择的使用压力自适应喷嘴a和压力自适应喷嘴b或将其组合使用，也可以混合使用普通喷嘴。