一种PDC钻头水眼装配器的制作方法

本发明属于石油天然气等资源的钻井工程领域，具体涉及一种pdc钻头水眼装配器。

背景技术：

钻头作为钻进过程中主要的岩石破碎工具。pdc钻头能在低钻压下获得较高的钻速和进尺，受到广泛应用。钻头水眼作为pdc钻头的重要组成部分，在钻头水功率相同的情况下，优化钻头水眼组合能够改善井底流场及其压力分布状况，提高清岩能力，以便减少钻头对井底岩屑的重复破碎，从而提高钻头的破岩效率和机械钻速。因此，在钻头入井前，根据作业需求，对钻头水眼组合进行优化，将不同尺寸的钻头水眼本体安装在pdc钻头上；同时，为节省成本，提高钻头水眼本体重复利用率，出井后的钻头在清洗后，将上面的钻头水眼本体取出并将完好的钻头水眼本体保养以便下次继续使用，因此，需要一种pdc钻头水眼装配器安全、快速完成安装和取出工作。

目前，一般使用pdc钻头水眼卸扣器完成本项工作，但存在以下问题：1)提供旋转扭矩较小，一般需要借助其他工具增强扭矩，且需要多人合作才能完成，现场操作麻烦且时效低；2)现有钻头水眼卸扣器在pdc钻头冠部弧度较大的水眼处作业时，极易从钻头水眼本体上脱开，无法将旋转扭矩有效传递给钻头水眼本体，一旦安装钻头水眼本体时无法达到紧扣扭矩，入井后，钻头水眼本体极易从钻头上脱落，造成复杂情况；而在取出水眼本体时无法达到卸扣扭矩，无法将钻头水眼本体取出，重复利用率低；3)钻头冠部弧度过大时，钻头水眼卸扣器与钻头水眼本体中心轴线不重合，传递的扭矩不均匀，极易在钻头水眼本体凹槽尖端产生极强的应力，破坏钻头水眼本体，造成资源浪费等。因此，很有必要发明一种pdc钻头水眼装配器，确保在相同作用力下产生足够旋转扭矩，确保钻头水眼装配器中心轴线与钻头水眼本体中心轴线重合，旋转扭矩均匀传递至钻头水眼本体上，实现快速安装和取出钻头水眼本体作业，避免破坏钻头水眼本体，提高钻头水眼本体重复利用率和作业时效。

技术实现要素：

本发明提供了一种pdc钻头水眼装配器，确保了在相同作用力下产生足够旋转扭矩，确保钻头水眼装配器中心轴线与钻头水眼本体中心轴线重合，旋转扭矩均匀传递至钻头水眼本体上，实现快速安装和取出钻头水眼本体作业，避免破坏钻头水眼本体，提高钻头水眼本体重复利用率和作业时效。

本发明的技术方案是：

一种pdc钻头水眼装配器,包括活动扭力杆、扭力传递杆、扭力传递底座、限位凸台和插入杆，所述的扭力传递杆上端设有连接孔，下端面居中焊接在扭力传递底座的上端面上，扭力传递底座下端面居中焊接有插入杆，所述的扭力传递底座与插入杆均为实心圆柱体，插入杆的直径小于扭力传递底座的直径，扭力传递底座下端面周边均匀焊接有限位凸台，限位凸台环绕插入杆外侧均布，所述的扭力传递杆上端的连接孔中穿设有活动扭力杆，活动扭力杆与扭力传递杆相互垂直连接，活动扭力杆可以在扭力传递杆的连接孔内自由移动，活动扭力杆的两端部分别焊接有一个直径比扭力传递杆上端连接孔直径大的球体。

所述的限位凸台至少设有4个，所述的限位凸台上端面与扭力传递底座下端面焊接，其外端面与扭力传递底座外壁齐平，内端面与插入杆焊接连接。

所述的限位凸台为横向长方体，其长度为扭力传递底座半径与插入杆半径之差，高度与钻头水眼本体上端凹槽深度匹配，宽度与钻头水眼本体上端凹槽宽度匹配。

所述的扭力传递杆为实心圆柱体，直径4cm，长度15cm，距上端面3cm处设有直径为2cm的连接孔。

所述的活动扭力杆为长条实心圆柱体。

所述的扭力传递底座直径与钻头水眼本体外直径匹配，高度为5cm。

所述的插入杆直径与钻头水眼本体内径匹配，长度与钻头水眼本体高度匹配。

本发明的有益效果在于：

(1)结构简单，加工方便，投资成本低。

(2)应用前景良好，能够广泛应用于pdc钻头水眼更换作业中。

(3)现场作业简单，无作业风险。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的扭力传递杆连接孔结构示意图；

图3为本发明的俯视图。

图中：1活动扭力杆、11球体、2扭力传递杆、21连接孔、3扭力传递底座、4限位凸台、5插入杆。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1、2和3所示，一种pdc钻头水眼装配器,包括活动扭力杆1、扭力传递杆2、扭力传递底座3、限位凸台4和插入杆5，所述的扭力传递杆2上端设有连接孔21，下端面居中焊接在扭力传递底座3的上端面上，扭力传递杆2在作业中起传递旋转扭矩作用，扭力传递底座3下端面居中焊接有插入杆5，所述的扭力传递底座3与插入杆5均为实心圆柱体，插入杆5的直径小于扭力传递底座3的直径，扭力传递底座3下端面周边均匀焊接有限位凸台4，限位凸台4环绕插入杆5外侧均布，所述的限位凸台4上端面与扭力传递底座3下端面焊接，其外端面与扭力传递底座3外壁齐平，内端面与插入杆5接触并焊接形成一个整体，所述的扭力传递杆2上端的连接孔21中穿设有活动扭力杆1，活动扭力杆1与扭力传递杆2相互垂直连接，活动扭力杆1可以在扭力传递杆2的连接孔21内自由移动，活动扭力杆1的两端部分别焊接有一个直径比扭力传递杆2上端连接孔21直径大的球体11，防止活动扭力杆1从连接孔21内脱落，作业时，作业人员将作用力施加在活动扭力杆1的一端，为活动扭力杆1提供旋转扭力。

所述的限位凸台4至少设有4个。

所述的限位凸台4为横向长方体，其长度为扭力传递底座3半径与插入杆5半径之差，高度与钻头水眼本体上端凹槽深度匹配，宽度与钻头水眼本体上端凹槽宽度匹配，作业过程中，通过将限位凸台4插入钻头水眼本体上端面相对应的凹槽，在周向上起限位作用，同时将扭力传递底座3传递过来的扭矩传递给钻头水眼本体。

所述的扭力传递杆为2实心圆柱体，直径4cm，长度15cm，距上端面3cm处设有直径为2cm的连接孔21，连接孔21用于穿设活动扭力杆1。

所述的活动扭力杆1为长条实心圆柱体。

所述的扭力传递底座3为实心圆柱体，其直径与钻头水眼本体外直径匹配，高度为5cm，扭力传递底座3在作业过程中除了传递旋转扭矩外，扭力传递底座3下端面在人为施加的压力下与钻头水眼本体上端面平行接触，确保扭力均匀传递。

所述的插入杆5为实心圆柱体，直径与钻头水眼本体内径匹配，长度与钻头水眼本体高度匹配，在作业过程中，插入杆5插入钻头水眼本体内部空腔，因与钻头水眼本体内壁接触，在四周提供限位力，确保整个钻头水眼装配器中心轴线与钻头水眼本体中心轴线重合，防止钻头水眼装配器在受力下晃动，确保扭力均匀传递至钻头水眼本体，保障钻头水眼本体不受破坏；同时，插入杆5还能清除钻头水眼本体内部杂物，确保钻头水眼本体通畅。

在安装或者取出pdc钻头水眼作业中，将钻头水眼装配器的插入杆5插入钻头水眼本体内部空腔内，同时将限位凸台4插入钻头水眼本体上端面的凹槽内，用力推动或拉动活动扭力杆1一端即可实现钻头水眼本体与钻头水眼丝扣之间的紧扣或者松扣作业。

对本发明的使用，其方法如下：

1)安装：

①将钻头水眼本体涂抹丝扣油后放入pdc钻头水眼安装孔内；

②将相应尺寸的pdc钻头水眼装配器的插入杆涂抹黄油并插入钻头水眼本体内；

③将限位凸台与钻头水眼本体上的凹槽对齐并插入；

④缓慢逆时针转动pdc钻头水眼装配器活动扭力杆，让钻头水眼本体丝扣与钻头水眼孔丝扣对齐；

⑤缓慢顺时针转动pdc钻头水眼装配器活动扭力杆，将钻头水眼本体旋入钻头内上扣，相应顺时针或逆时针转动，上下端即可对扣；

⑥将活动扭力杆一端朝扭力传递杆一侧拉尽，左手手掌按压在扭力传递杆上端面，让整个pdc钻头水眼装配器与钻头水眼本体贴合，右手抓住活动扭力杆最外端用力推，直至紧扣即可。

2)取出：

①将pdc钻头水眼装配器插入杆插入相应尺寸的钻头水眼本体内，并确保限位凸台插入钻头水眼本体上的凹槽内；

②将活动扭力杆一端拉至扭力传递杆一侧的最外，左手手掌按压在扭力传递杆上端面确保整个pdc钻头水眼装配器不向上移动即可，右手抓住活动扭力杆最外端用力拉动，直至松扣即可。

以上通过示例描述，但本发明并不限于上述公开的特定形式，应当理解到，本领域的技术人员对本发明技术方案的所有变形或者替换，均不脱离本发明技术方案的精神和保护范围。