分体式反向射流聚晶金刚石钻头的制作方法

本发明属于钻井设备技术领域，尤其涉及一种分体式反向射流聚晶金刚石钻头。

背景技术：

钻井作业中，携岩能力是衡量钻头使用效果的一个重要指标，如果岩屑携带效果达不到要求，会导致诸多问题发生，如高摩阻和高扭矩、沉砂卡钻、下套管与固井困难、钻具磨损严重、测井仪器下入作业困难等，甚至可能导致钻井作业被迫中止。近年来，出现了一些具有反向射流抽吸功能的钻头，这种钻头将部分钻井液在钻头内部直接引至排屑通道上段，通过这部分钻井液上行产生的抽吸作用来促进排屑，这种结构不仅可以减小井底压差，提高机械钻速，还能从根本上消除水平井中的岩屑床。但是由于采用了一体化结构，这种钻头的制造难度较大，制造成本较高。另外，这种钻头在钻井液转向至排屑通道上段内的过程中，钻井液的动能损失大，无形中增加了泵的负荷，降低了泵效。

技术实现要素：

本发明提供一种分体式反向射流聚晶金刚石钻头，以解决上述背景技术中提出的现有此类钻头制造成本高和降低泵效的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：本发明提供一种分体式反向射流聚晶金刚石钻头，包括钻头本体，钻头本体包括接头部分和钻进部分，二者通过螺纹连接后在外侧接缝处焊合，接头部分上远离钻进部分的一端设置有用于连接钻杆的螺纹，接头部分的中心设置有注液通道，注液通道的周围设置有排屑通道上段，排屑通道上段靠近钻进部分的一端设置有喇叭口，所述的钻进部分的外侧为保径，钻进部分的外侧端面上设置有刀翼，钻进部分的中心设置有喷嘴通道，喷嘴通道的末端设置有通过螺纹连接的可拆卸喷嘴，喷嘴通道的周围设置有排屑通道下段，钻进部分的内侧端面上设置有横截面为圆弧形的环形凹槽，凹槽上尺寸较大的边缘的直径小于上述喇叭口边缘上的点与钻头轴线的最大距离，凹槽上尺寸较小的边缘的直径小于注液通道的直径。

所述的排屑通道上段和排屑通道下段均至少有三条。

所述的喷嘴通道至少有三组，所有喷嘴通道的进液端汇于一处。

所述的凹槽上距离接头部分最近的点与接头部分之间的距离为5mm至10mm。

与现有技术相比，本发明具有以下良好效果：

1、本发明采用分体式设计，保证了钻头的使用功能的同时，有效降低了加工成本；

2、由于采用了分体式设计，使得加工横截面为圆弧形的起导流作用的环形凹槽在工艺上得以实现，使钻井液转向至排屑通道上段内的过程中，钻井液的动能损失大大减少，相同工况下，减轻了泵的负荷，提高了泵效，降低了井底压差，提高了排屑效果，进而进一步提高了机械钻速。

3、可拆卸喷嘴的设置，可便于钻井时对注液量的调整。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是可拆卸喷嘴处的局部放大图。

图中：1-排屑通道上段，2-接头部分，3-喇叭口，4-凹槽，5-排屑通道下段，6-钻进部分，7-刀翼，8-喷嘴，9-喷嘴通道，10-注液通道。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步描述：

本发明包括钻头本体，钻头本体包括接头部分2和钻进部分6，二者通过螺纹连接后在外侧接缝处焊合，接头部分2上远离钻进部分6的一端设置有用于连接钻杆的螺纹，接头部分2的中心设置有注液通道10，注液通道10的周围设置有排屑通道上段1，排屑通道上段1靠近钻进部分6的一端设置有喇叭口3，所述的钻进部分6的外侧为保径，钻进部分6的外侧端面上设置有刀翼7，钻进部分6的中心设置有喷嘴通道9，喷嘴通道9的末端设置有通过螺纹连接的可拆卸喷嘴8，喷嘴通道9的周围设置有排屑通道下段5，钻进部分6的内侧端面上设置有横截面为圆弧形的环形凹槽4，凹槽4上尺寸较大的边缘的直径小于上述喇叭口3边缘上的点与钻头轴线的最大距离，凹槽4上尺寸较小的边缘的直径小于注液通道10的直径。所述的排屑通道上段1和排屑通道下段5均至少有三条。所述的喷嘴通道9至少有三组，所有喷嘴通道9的进液端汇于一处。所述的凹槽4上距离接头部分2最近的点与接头部分2之间的距离为5mm至10mm。

本发明的工作过程如下：

钻井作业时，钻井液从注液通道10注入，当其进入钻头时，一部分钻井液从喷嘴8喷出后携带岩屑从排屑通道回流，另一部分钻井液在凹槽4的导向作用下改变流向，并射入排屑通道上段1，起到抽吸作用。

现将从具体特征出发对本发明的技术优势和技术效果进行阐释：

1、制造工艺方面：

(1)如果钻头采用一体式设计，很多复杂的内部结构不能通过机械加工手段实现，有些结构即使能加工，也无法通过常规的机械加工手段实现，只能采用消失模铸造、电化学加工等等非常规的加工工艺，加工难度大，加工成本高，因此本发明中采用了分体式结构，这种设计不但使得加工横截面为圆弧形的起导流作用的环形凹槽4在工艺上得以实现，也使得排屑通道的加工更容易，加工 成本也更低；

(2)分体式设计，使得凹槽4的表面粗糙度和流线性等质量参数更容易保证，以便充分保证使用效果；

(3)接头部分2和钻进部分6采用螺纹连接后焊合的连接方式，既保证了二者连接的同轴度，又保证了连接的可靠性。

2、使用效果方面：

(1)本发明设置的凹槽4，可以将即将注液通道10内流出的钻井液向排屑通道上段1内分流，钻井液在凹槽4的导向作用下改变流向后射入排屑通道上段1，进入排屑通道上段1内的钻井液在压力作用下向上流动形成抽吸效果，从而促进了岩屑流的流动，减小井底压差，提高排屑效率，进而提高机械钻速；

(2)地层状况和泵压等实际生产情况的不同，对喷嘴过液量的需求不同，可拆卸喷嘴8的设置，使操作人员可更换通径不同喷嘴，以便对注液量进行调整，以适应不同的工况；

(3)至少三组排屑通道和喷嘴通道9可有效保证注液量或排屑量；

(4)“凹槽4上尺寸较大的边缘的直径小于上述喇叭口3边缘上的点与钻头轴线的最大距离，凹槽4上尺寸较小的边缘的直径小于注液通道10的直径。”这样的设计要求保证了凹槽4可以顺利分流并将分流部分尽可能准确的射入排屑通道上段1中；

(5)“凹槽4上距离接头部分2最近的点与接头部分2之间的距离为5mm至10mm”，既能保证岩屑流流通顺畅，又能保证经凹槽4分流后的钻井液流向准确；

(6)喇叭口3进一步提高了岩屑流的顺畅性。

技术特征：

技术总结
本发明属于钻井设备领域，尤其涉及一种分体式反向射流聚晶金刚石钻头，包括钻头本体，钻头本体包括接头部分和钻进部分，二者通过螺纹连接后在外侧接缝处焊合，接头部分的中心设置有注液通道，注液通道的周围设置有排屑通道上段，钻进部分的中心设置有喷嘴通道，喷嘴通道的末端设置有通过螺纹连接的可拆卸喷嘴，喷嘴通道的周围设置有排屑通道下段，钻进部分的内侧端面上设置有横截面为圆弧形的环形凹槽。本发明采用分体式设计，保证了钻头的使用功能的同时，有效降低了加工成本；本发明减轻了泵的负荷，提高了泵效，降低了井底压差，提高了排屑效果，进而进一步提高了机械钻速。

技术研发人员：王跃忠
受保护的技术使用者：大庆天瑞机械制造有限公司
技术研发日：2015.12.24
技术公布日：2017.07.04