单牙轮钻头负压式水利系统的制作方法

1.本实用新型涉及钻井工具技术领域，特别是一种单牙轮钻头负压式水利系统。


背景技术：

2.单牙轮钻头是在地壳中破碎岩石的一种工具，广泛应用与石油、天然气钻井以及其他矿产资源钻探和开发等领域。
3.本实用新型涉及钻井工具技术领域，尤其涉及一种单牙轮钻头负压式水利系统。因此我们有必要先了解一下单牙轮钻头。牙轮钻头主要分为单牙轮钻头，两牙轮钻头，三牙轮钻头以及四牙轮取岩芯钻头。苏联是最早使用与研究单牙轮钻头的国家，我国这几年也开始大量使用，主要用于钻探深井、小井眼丛井、老井开窗和加深增产。单牙轮钻头与其他牙轮钻头相比，牙轮自转比公转转速低，转速比约0.3:1，而其他牙轮钻头牙轮自转与公转转速比约为1.2：1 1.5:11.8：1，因此复合钻井时单牙轮钻头轴承寿命更长。又因为单牙轮钻头比其他牙轮钻头轴承尺寸大得多，因而能承受更大的钻压和冲击载荷。现今采取螺杆钻具与单牙轮钻头组合使用，使用时间一般都在80小时以上，使用效果较好的都可以达到120小时以上，进尺一般都在400米以上，最高能达到1200米，这种效果是其他牙轮钻头达不到的。
4.以前由于钻井技术落后，钻探的油气井多数是直井。由于油田油层都有一定厚度，油气层位有深有浅、储量有大有小有多有少。因此直井生产周期寿命较短。为了改变以上局面，现今钻探行业都采用在现有老井中开天窗钻小井眼丛井和加深或注水井增产。老井增产顺应国策，有效解决了钻探业要生存、要发展的难题。老井增产一般采用单牙轮钻头钻探小井眼，对钻井配套设施要求低，基本上都采用小井架或车载井架钻探，成本投资少。并且由于现有油气井配套基础设施完善，不用在基础设施上投资。在老井开天窗增产都是在已探明的油田开发，因而不用钻探探井、评估井就能保证开采出油气来。在老井开天窗增产钻探周期一般都在半月到20天左右，工期短，当然成本就低。
5.本实用新型涉及钻井工具技术领域，尤其涉及一种单牙轮钻头负压式水利系统。
6.钻头水利系统是钻井水利系统的主角，钻井液在钻井过程中的作用好比人体内的血液在人体中的作用。从泥浆泵排出的高压钻井液经过地面高压管汇、立管、水龙带、水龙头、方钻杆、钻杆、钻铤到钻头，从钻头喷口喷出，以清洗井底并携带岩屑。然后再沿钻柱与井壁(或套管)形成的环形空间向上流动，在到达地面后经排出管线流入泥浆池，进行处理后返回水池，最后进入泥浆泵循环再使用。钻井液首要和最基本的功能是钻井液通过其本身的循环，将井底被钻头破碎的岩屑携至地面，以保持井底攻击面的清洁。保证钻头在井底始终接触和破碎新地层，不造成重复切削，保持安全快速钻进。这一点对于单于轮钻头是尤为重要，甚至关乎单牙轮钻头的生死。由于单牙轮钻头是一只牙轮的满眼钻井，相对于两牙轮钻头，三牙轮钻头以及四牙轮取岩芯钻头，牙轮外围与井眼基本上没有多少环空形成岩屑上返通道，很容易导致井底攻击面的岩屑堆积和牙轮泥包。又因为为了满足长时间钻进的需求，单牙轮钻头牙轮与井底攻击面的永久接触区镶嵌的是金刚石复合齿，所谓金刚石
复合齿，就是在硬质合金齿切削部分的表层压合一层2～3毫米的人造金刚石粉末。它好比鸡蛋的壳。这层壳耐磨性能非常优秀，可以长时间连续工作。但是他有一个至命缺陷，那就是抗冲击性能差，一旦井底出现岩屑堆积，岩屑就会对高速转动的金刚石复合齿表面产生冲击。最终导致金刚石齿的复合层破裂。金刚石复合齿失效牙轮在短时间内便会因磨损失效。退一步来说井底攻击面堆积的岩屑即便时还没有造成金刚石复合齿失效，那井底攻击面堆积的岩屑也会严重影响掘进效率。同时岩屑还会磨损牙轮壳体，牙轮壳体磨损固齿力下降，先是牙齿脱落，进而磨穿牙轮壳体个酿成严重的井下事故。


技术实现要素：

7.本实用新型为了有效的解决上述背景技术中的问题，提出了一种单牙轮钻头负压式水利系统。
8.具体技术方案如下：
9.一种单牙轮钻头负压式水利系统，包括钻头牙轮，所述钻头牙轮上设有四个喷口，分别为钻头下喷口、钻头上喷口、钻头右反向喷口和钻头左反向喷口，每个喷口由合金喷嘴、橡胶密封圈和孔用挡圈组成。
10.优选地，所述钻头下喷口在钻头牙轮的攻击面上，钻头上喷口正对钻头牙轮，钻头右反向喷口和钻头左反向喷口设置在钻头牙轮两侧，开口位于钻头牙轮的斜上方，向井底环空液柱喷射反向射流。
11.优选地，每个喷口相互连通。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：相对于现有技术，本装置由4个喷口组成，设计合理、结构优秀，形成一个完整的水利系统，各自为政又相辅相存，功能叠加效果递增，可有效提高井底攻击面钻井液的上返速度，解决岩屑堆积，防止钻头泥包；制造难度不高，成本低利于推广使用；此系统结构还可以用于其他掘进工具，提高掘进工具的工作效率，增产降耗。
附图说明
13.图1是本实用新型的主视图；
14.图2是本实用新型的侧视图；
15.图3是图1中i处的放大图。
具体实施方式
16.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
17.下面结合附图及较佳实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。如图1-3所示，一种单牙轮钻头负压式水利系统。水利结构主要由钻头下喷口1、钻头上喷口2、钻头右反向喷口3、钻头左反向喷口4组成，每个喷口配置合金喷嘴5，橡胶密封圈6、孔用挡圈7。单牙轮钻头负压式水利系统的工作原理：钻头下喷口1离钻头攻击面很近，钻井液在液压的作用下形成的射流等速核可有效冲刷井底，提高掘进效率。钻头上喷口2正对钻头牙轮，喷射的钻井液不但可以清洗牙轮表面，防止形成泥包，还可及时冷却钻头避免钻头升温破坏钻头密封系统。钻头右反向喷口3和钻头左反向喷口4向井底环空液柱喷射反向射流加速钻井液上返速度，使井底形成一定负压，有利于井底岩屑快速上返防止岩屑泥沙堆积。清洁的井底流场不但可以大幅提高钻头的掘进效率，而且可以有效保护钻头的牙齿和密封轴承系统。喷口配置的合金喷嘴5，橡胶密封圈6、孔用挡圈7。主要作用在于保护喷口防止钻井液冲蚀和改变钻液的射液速度。
18.装配过程：
19.1、按附图所示加工完成单牙轮制造。
20.2、将橡胶密封圈装入喷口密封槽内。
21.3、用手指压入合金喷嘴。
22.4、用孔用卡钳安装孔用挡圈。
23.完成所有喷嘴的安装固定，及形成一套完整负压式水利系统。
24.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。