專利名稱：井下增壓器用超高壓鉆頭系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種石油與天然氣鉆井工程領(lǐng)域，特別涉及一種井下增壓器用超高壓鉆頭系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
國內(nèi)外鉆井工程實踐表明，利用井下增壓裝置提高部分鉆井液噴射壓力來輔助破巖可大幅度提高深部地層的鉆井速度。但能否將井下增壓裝置輸出的超高壓鉆井液和常壓鉆井液分別傳輸?shù)骄撞⑹蛊涓髯試娚涫窃摷夹g(shù)實現(xiàn)的關(guān)鍵問題之一。現(xiàn)有技術(shù)中將井下增壓裝置輸出的超高壓鉆井液和常壓鉆井液分別傳輸?shù)骄撞⑹蛊鋰娚涞墓ぞ咭延幸韵聦＠墨I予以批露。中國專利說明書CN2584797 (2003年11月05日公開)提供了一種帶有扶正器的超高壓鉆頭，它是在井下增壓泵出口與鉆頭噴嘴間連接一根超高壓管，超高壓管上裝有上下兩個扶正器，兩個扶正器之間裝有彈簧。扶正器由卡簧座、卡簧、墊片上下安裝構(gòu)成，卡簧是缺口式環(huán)形彈簧，卡簧的上半部分為圓臺狀、下半部分為圓柱體，中間是通孔，在圓臺體和圓柱體的上部開有三條徑向縫，在兩條縫之間的壁厚上開軸向流道；卡簧座呈圓柱狀，其中間為大口向下的內(nèi)圓錐形，用絲扣連接在殼體內(nèi)壁。在高壓管外露段和噴嘴外面加有一個保護套，保護套焊接在鉆頭體上。中國專利說明書C擬665342 (2004年12月22日公開)描述了一種與井下自動增壓裝置配合使用的鉆頭一雙流道鉆頭。由鉆頭體、噴嘴、超高壓噴嘴、超高壓連通管、泥漿流道，以及破碎巖石的牙輪或復(fù)合片等組成。其特征在于在泥漿流道內(nèi)有超高壓連通管， 超高壓連通管下端有定位套。定位套固定在鉆頭體上，定位套將超高壓連通管固定在泥漿流道內(nèi)。超高壓連通管連接超高壓噴嘴。效果是由于在鉆頭的泥漿流道內(nèi)設(shè)有超高壓連通管，井下自動增壓裝置產(chǎn)生的超高泥漿可以通過超高壓連通管到達超高壓噴嘴并噴出，形成超高壓噴射流破碎井底巖石。在超高壓連通管外部為泥漿流道，泥漿泵提供的泥漿通過泥漿流道和噴嘴完成井底凈化和攜巖上返。中國專利說明書 C擬683822 (2005年03月09日公開)提供了一種超高壓雙流道PDC鉆頭，這是以普通鋼體PDC鉆頭為基礎(chǔ)，在已有普通流道和普通噴嘴的情況下，在鉆頭體內(nèi)部設(shè)置一根超高壓管，超高壓管的上端連接井下增壓泵的出口端，下端通過在鉆頭體內(nèi)加工的超高壓流道與超高壓鉆頭噴嘴相連接，超高壓鉆頭安裝在鉆頭的刀翼上PDC切削齒的后面，進行超高壓射流切割巖石，輔助切削齒破巖。鉆頭體上部有扶正裝置將超高壓管固定在鉆頭腔內(nèi)。扶正裝置除了可以扶正超高壓管外，還開有軸向流道。普通噴嘴可換， 超高壓噴嘴裝在外套里面，也可更換。中國專利說明書 C擬931757 (2007年08月08日公開)描述了一種鉆探石油的雙流道鉆頭，涉及鉆探石油的鉆頭。其目的是為水力破巖專用鉆具提供配套使用的鉆頭而公開一種雙流道鉆頭，該方案的主要特征是泥漿管道內(nèi)還設(shè)有第二泥漿管，第二泥漿管的底端接置于泥漿管道的底部，第二泥漿管的頂端與泥漿管道管壁之間設(shè)有支撐；泥漿管道底部中心設(shè)有沉孔，第二泥漿管底端壓配于沉孔內(nèi)，沉孔的底部制有噴嘴；支撐沿泥漿管道的徑向間隔均勻設(shè)置。按本方案實施的雙流道鉆頭，具有結(jié)構(gòu)合理、簡潔、連接可靠和加工方便、成本低廉的特點，不僅為開發(fā)應(yīng)用水力破巖技術(shù)提供了有益的技術(shù)支持，而且將本方案成功的應(yīng)用于PDC胎體鉆頭，為石油鉆探生產(chǎn)提供了一種合理而有效的新型鉆頭。從原理上講，這些鉆頭可實現(xiàn)將井下增壓裝置輸出的超高壓鉆井液和常壓鉆井液分別傳輸?shù)骄撞⑹蛊鋰娚涞哪康?，但設(shè)計中卻并未考慮以下問題(1)需要生產(chǎn)專用鉆頭，專用鉆頭需要在鉆頭胎體內(nèi)埋入超高壓鉆井液專用流道，這無疑增加了鉆井作業(yè)的成本，影響了井下增壓裝置在不同地區(qū)、不同地層的推廣應(yīng)用；(2)安裝過程中存在兩個流道不能夠同時連接的可能，由于超高壓流體過流管道無承壓及承拉裝置，在和井下增壓裝置裝卸過程中，會產(chǎn)生因軸向受力過大或軸線不對中引起的超高壓流道連通失敗情況；(3) 連接過程可能會對超高壓流道與鉆頭體的連接造成破壞，與井下增壓裝置上扣連接過程中，上述幾種鉆頭超高壓流道沒有防止旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，超高壓流道上的扭矩作用于與鉆頭體的連接部位，極易引起該部位的損壞。因此，亟需一種井下增壓器用超高壓鉆頭系統(tǒng)，以滿足利用井下增壓裝置提高深部地層鉆進速度這項技術(shù)推廣應(yīng)用的要求。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種井下增壓器用超高壓鉆頭系統(tǒng)。其技術(shù)方案是由鉆頭體、轉(zhuǎn)換接頭、超高壓鉆井液傳輸通道和普通鉆井液傳輸通道組成，所述的普通鉆井液傳輸通道由扶正過流結(jié)構(gòu)的過流孔、超高壓粗軟管保護筒與轉(zhuǎn)換接頭內(nèi)孔間的環(huán)形空間、對開式扶正器的過流孔、超高壓粗軟管保護筒與鉆頭體內(nèi)腔間的環(huán)形空間組成連通流道；所述的超高壓鉆井液傳輸通道由金屬超高壓鉆井液流道與超高壓粗軟管、超高壓細軟管、超高壓鉆井液噴嘴連接成一個整體；所述的超高壓粗軟管、超高壓細軟管螺紋連接。上述的超高壓細軟管安裝超高壓鉆井液噴嘴；所述的鉆頭體與轉(zhuǎn)換接頭的母扣端螺紋連接，轉(zhuǎn)換接頭的公扣端的內(nèi)孔安設(shè)扶正過流結(jié)構(gòu)，與小孔限位螺母、金屬超高壓鉆井液流道防拉結(jié)構(gòu)配合，扶正過流結(jié)構(gòu)六方內(nèi)孔裝入六方體，六方體與金屬超高壓鉆井液流道六方內(nèi)孔之間存在間隙。上述的小孔限位螺母安裝在所述的金屬超高壓鉆井液流道上，其下表面與扶正過流結(jié)構(gòu)上表面接觸。金屬超高壓鉆井液流道防拉結(jié)構(gòu)上表面與扶正過流結(jié)構(gòu)下表面接觸。上述的轉(zhuǎn)換接頭與鉆頭體連接處裝有對開式扶正器。金屬超高壓鉆井液流道裝有超高壓鉆井液流道密封總成，用以實現(xiàn)超高壓鉆井液流道接口處的密封。上述的鉆頭體可以是不同類型的牙輪鉆頭或者PDC鉆頭。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是1、適用范圍廣，其鉆頭體為普通的任何鉆頭，僅需要將系統(tǒng)中除了鉆頭體的其他組件按照該系統(tǒng)的構(gòu)造方法進行構(gòu)造，即可實現(xiàn)普通鉆頭到超高壓雙流道鉆頭的轉(zhuǎn)化，有利于井下增壓裝置的推廣應(yīng)用；2、該結(jié)構(gòu)僅需要調(diào)整超高壓粗軟管、超高壓細軟管長度即可實現(xiàn)不同廠家普通鉆頭構(gòu)造超高壓鉆頭的目的。超高壓鉆井液噴嘴僅是普通噴嘴的稍作改造，該噴嘴加工工藝容易實現(xiàn)，可有效降低鉆頭構(gòu)造成本；3、結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定，使用過程不會為鉆井作業(yè)帶來其他方面的風(fēng)險。


附圖1是本實用新型的剖視圖；附圖2是本實用新型的A-A剖視圖；附圖3是本實用新型的B-B剖視圖；上圖中超高壓鉆井液流道密封總成1、小孔限位螺母2、限位擋圈3、六方體4、金屬超高壓鉆井液流道5、扶正過流結(jié)構(gòu)6、轉(zhuǎn)換接頭7、對開式扶正器8、超高壓粗軟管保護筒 9、鉆頭體10、超高壓粗軟管11、超高壓細軟管12、超高壓鉆井液噴嘴13。
具體實施方式
結(jié)合附圖1-3，對本實用新型作進一步的描述本實用新型由由鉆頭體10、轉(zhuǎn)換接頭7、超高壓鉆井液傳輸通道和普通鉆井液傳輸通道組成，所述的普通鉆井液傳輸通道由扶正過流結(jié)構(gòu)6的過流孔、超高壓粗軟管保護筒9與轉(zhuǎn)換接頭7內(nèi)孔間的環(huán)形空間、對開式扶正器8的過流孔、超高壓粗軟管保護筒9與鉆頭體10內(nèi)腔間的環(huán)形空間組成連通流道；所述的超高壓鉆井液傳輸通道由金屬超高壓鉆井液流道5與超高壓粗軟管11、超高壓細軟管12、超高壓鉆井液噴嘴13連接成一個整體；所述的超高壓粗軟管11、超高壓細軟管12螺紋連接，用來調(diào)整系統(tǒng)管路的長度；超高壓粗軟管11外設(shè)有超高壓粗軟管保護筒9，超高壓粗軟管保護筒9用于保護超高壓粗軟管11 不被沖蝕，及扶正整套管路系統(tǒng)；超高壓粗軟管11為超高壓鉆井液流道，內(nèi)徑較大，超高壓鉆井液流動摩阻較小。超高壓細軟管12內(nèi)徑及外徑均較小，在鉆頭體10內(nèi)流道內(nèi)可彎曲， 防止了鉆頭體10內(nèi)流道彎曲而導(dǎo)致的超高壓鉆頭無法構(gòu)造的問題。其中，超高壓細軟管12的下端安裝超高壓鉆井液噴嘴13 ；所述的鉆頭體10與轉(zhuǎn)換接頭7的母扣端螺紋連接，轉(zhuǎn)換接頭7的公扣端的內(nèi)孔安設(shè)扶正過流結(jié)構(gòu)6，與小孔限位螺母2、金屬超高壓鉆井液流道5防拉結(jié)構(gòu)配合，用于承受井下增壓裝置與該系統(tǒng)拆裝時密封總成對金屬超高壓鉆井液流道5產(chǎn)生的軸向拉力及壓力，扶正過流結(jié)構(gòu)6六方內(nèi)孔裝入六方體4，六方體4與金屬超高壓鉆井液流道5六方內(nèi)孔之間存在間隙。另外，小孔限位螺母2安裝在所述的金屬超高壓鉆井液流道5上，其下表面與扶正過流結(jié)構(gòu)6上表面接觸，用于承受井下增壓裝置與該系統(tǒng)連接時密封總成對金屬超高壓鉆井液流道5產(chǎn)生的軸向壓力。金屬超高壓鉆井液流道5防拉結(jié)構(gòu)上表面與扶正過流結(jié)構(gòu)6 下表面接觸，用于承受井下增壓裝置與該系統(tǒng)拆開時密封總成對金屬超高壓鉆井液流道5 產(chǎn)生的軸向拉力；扶正過流結(jié)構(gòu)6上部安裝有限位擋圈3，用于固定扶正過流結(jié)構(gòu)6，使其能夠承受扭矩作用而不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)換接頭7與鉆頭體10連接處裝有對開式扶正器8，用于實現(xiàn)金屬超高壓鉆井液流道5的居中及常壓鉆井液的過流，金屬超高壓鉆井液流道5裝有超高壓鉆井液流道密封總成1，用以實現(xiàn)超高壓鉆井液流道接口處的密封。鉆頭體10可以是不同類型的牙輪鉆頭或者PDC鉆頭。超高壓粗軟管11、超高壓細軟管12配合使用可方便調(diào)整整套系統(tǒng)管路的長度，可以構(gòu)造出內(nèi)流道存在彎曲的超高壓鉆頭。超高壓粗軟管保護筒9可以起到保護超高壓粗軟管11不被沖蝕，及扶正整套管路系統(tǒng)的雙重作用。超高壓細軟管12與超高壓鉆井液噴嘴13容易實現(xiàn)密封連接，可有效解決較小空間內(nèi)無法使用復(fù)雜結(jié)構(gòu)實現(xiàn)超高壓密封的問題。 該結(jié)構(gòu)僅需要調(diào)整超高壓粗軟管11、超高壓細軟管12長度即可實現(xiàn)不同類型普通鉆頭構(gòu)造超高壓鉆頭的目的。超高壓鉆井液噴嘴13僅是普通噴嘴的稍作改造，該噴嘴加工工藝容易實現(xiàn)，可有效降低鉆頭構(gòu)造成本。
權(quán)利要求1.一種井下增壓器用超高壓鉆頭系統(tǒng)，其特征是主要由鉆頭體(10)、轉(zhuǎn)換接頭(7)、 超高壓鉆井液傳輸通道和普通鉆井液傳輸通道組成，所述的普通鉆井液傳輸通道由扶正過流結(jié)構(gòu)(6)的過流孔、超高壓粗軟管保護筒(9)與轉(zhuǎn)換接頭(7)內(nèi)孔間的環(huán)形空間、對開式扶正器(8)的過流孔、超高壓粗軟管保護筒(9)與鉆頭體(10)內(nèi)腔間的環(huán)形空間組成連通流道；所述的超高壓鉆井液傳輸通道由金屬超高壓鉆井液流道(5)與超高壓粗軟管(11)、 超高壓細軟管(12)、超高壓鉆井液噴嘴(13)連接成一個整體；所述的超高壓粗軟管(11 )、 超高壓細軟管(12)螺紋連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下增壓器用超高壓鉆頭系統(tǒng)，其特征是所述的超高壓細軟管(12)安裝超高壓鉆井液噴嘴(13)；所述的鉆頭體(10)與轉(zhuǎn)換接頭(7)的母扣端螺紋連接，轉(zhuǎn)換接頭(7)的公扣端的內(nèi)孔安設(shè)扶正過流結(jié)構(gòu)(6)，與小孔限位螺母(2)、金屬超高壓鉆井液流道(5)防拉結(jié)構(gòu)配合，扶正過流結(jié)構(gòu)(6)六方內(nèi)孔裝入六方體(4)，六方體(4)與金屬超高壓鉆井液流道(5 )六方內(nèi)孔之間存在間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下增壓器用超高壓鉆頭系統(tǒng)，其特征是所述的小孔限位螺母(2 )安裝在所述的金屬超高壓鉆井液流道(5 )上，其下表面與扶正過流結(jié)構(gòu)(6 )上表面接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下增壓器用超高壓鉆頭系統(tǒng)，其特征是金屬超高壓鉆井液流道(5)防拉結(jié)構(gòu)上表面與扶正過流結(jié)構(gòu)(6)下表面接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的井下增壓器用超高壓鉆頭系統(tǒng)，其特征是所述的轉(zhuǎn)換接頭(7)與鉆頭體(10)連接處裝有對開式扶正器(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的井下增壓器用超高壓鉆頭系統(tǒng)，其特征是金屬超高壓鉆井液流道(5 )裝有超高壓鉆井液流道密封總成(1)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的井下增壓器用超高壓鉆頭系統(tǒng)，其特征是所述的鉆頭體(10)可以是牙輪鉆頭或者PDC鉆頭。
專利摘要本實用新型涉及一種井下增壓器用超高壓鉆頭系統(tǒng)。其技術(shù)方案是主要由鉆頭體、轉(zhuǎn)換接頭、超高壓鉆井液傳輸通道和普通鉆井液傳輸通道組成，所述的普通鉆井液傳輸通道由扶正過流結(jié)構(gòu)的過流孔、超高壓粗軟管保護筒與轉(zhuǎn)換接頭內(nèi)孔間的環(huán)形空間、對開式扶正器的過流孔、超高壓粗軟管保護筒與鉆頭體內(nèi)腔間的環(huán)形空間組成連通流道；所述的超高壓鉆井液傳輸通道由金屬超高壓鉆井液流道與超高壓粗軟管、超高壓細軟管、超高壓鉆井液噴嘴連接成一個整體；其有益效果是該結(jié)構(gòu)僅需要調(diào)整超高壓粗軟管、超高壓細軟管長度即可實現(xiàn)不同廠家普通鉆頭構(gòu)造超高壓鉆頭的目的；噴嘴僅是普通噴嘴的稍作改造，該噴嘴加工工藝容易實現(xiàn)，可有效降低鉆頭構(gòu)造成本。
文檔編號E21B10/60GK202249789SQ20112035303
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者劉永旺, 張洪寧, 管志川 申請人:中國石油大學(xué)(華東)