一种热液辅助冲击钻井钻头的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石油钻井设备领域，尤其涉及一种热液辅助冲击钻井钻头。
【背景技术】
[0002]地热作为绿色、可再生资源被世界各国确定为维系社会可持续发展的新“绿色能源”，在地热丰富的国家已经得到较好的开发和利用。地热资源可分为两种类型:天然热水资源和高温岩体地热资源。高温岩体地热是指温度大于200°C的岩体中蕴藏的地热资源，可以经过人工开发，从岩体中直接提取出热水蒸汽而直接用于发电和热水利用，是可再生的“绿色能源”。我国具有丰富的高温岩体地热资源，地热资源的开发利用对改善我国能源结构，保证能源安全具有重大战略意义。传统机械钻井技术已完全成熟，但在高温岩体地热能源开发钻井施工中由于深部地层岩石坚硬，造成机械钻速极慢，钻头磨损严重，起下更换钻头频繁，严重影响了钻井时效，钻井施工成本呈指数增长，这就亟需一种能够避免钻头严重磨损，减少起下钻次数，适合于深部坚硬地层的钻井钻头。
【发明内容】
[0003]为了解决以上问题，本实用新型提供一种热液辅助冲击钻井钻头，它解决热焰散裂钻井技术存在的不足，能够避免钻头严重磨损，减少起下钻次数，显著提高机械钻速，降低钻井施工成本，适合于深部坚硬地层钻井。
[0004]本实用新型的技术方案是:提供一种热液辅助冲击钻井钻头，它是由接头、分离管、阀柱塞、复位弹簧一、密封件一、驱动器、密封件二、复位弹簧二、铁砧、导向螺帽、空气间隙、燃烧室、钻头本体、钻头末端、出水管和喷嘴组成，钻头本体通过接头与包含钻铤的钻具组合相连，钻头本体内纵向设置有相连的分离管和燃烧室直至钻头的末端，钻头本体上部设置有阀柱塞和复位弹簧一，在阀柱塞的下面设置有驱动器，驱动器下端设有铁砧，铁砧通过导向螺帽与钻头本体相连，驱动器上设置有密封件一、密封件二和复位弹簧一、复位弹簧二，钻头末端设置有一个或若干个喷嘴和出水管，分离管和燃烧室位于阀柱塞、驱动器和铁砧之间，燃烧室和铁砧之间设置有压缩空气间隙。
[0005]所述钻头本体表面镶焊有抗磨合金。
[0006]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:燃烧室直接安装在钻头本体上，钻头在冲击破岩的同时，超临界热液射流使岩石表面温度升高，在岩石内部产生的压缩应力作用下使岩石破碎从岩石上剥落下来，辅助钻头破岩，可以提高可钻性差的坚硬地层机械钻速。
【附图说明】
[0007]下面根据图进一步对本实用新型加以说明
[0008]图1是本实用新型剖视结构的示意图；
[0009]图2是本实用新型底部示意图；
[0010]图1、图2中所示:1、接头，2、分离管，3、阀柱塞，4、复位弹簧一，5、密封件一，6、驱动器，7、密封件二，8、复位弹簧二，9、铁砧，10、导向螺帽，11、空气间隙，12、燃烧室，13、钻头本体，14、钻头末端，15、出水管，16、抗磨合金，17、喷嘴。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明，需要说明的是，附图仅用于解释本实用新型，是对本实用新型实施例的示意性说明，而不能理解为对本实用新型的限定。
[0012]在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0013]如图1、图2所示，一种热液辅助冲击钻井钻头，它是由接头1、分离管2、阀柱塞3、复位弹簧一 4、密封件一 5、驱动器6、密封件二 7、复位弹簧二 8、铁砧9、导向螺帽10、空气间隙11、燃烧室12、钻头本体13、钻头末端14、出水管15和喷嘴17组成，钻头本体13通过接头I与包含钻铤的钻具组合相连，钻头本体13内纵向设置有相连的分离管2和燃烧室12直至钻头的末端14，钻头本体13上部设置有阀柱塞3和复位弹簧一 4，在阀柱塞3的下面设置有驱动器6，驱动器6下端设有铁砧9，铁砧9通过导向螺帽10与钻头本体13相连，驱动器6上设置有密封件一 5、密封件二 7和复位弹簧一 4、复位弹簧二 8，钻头末端14设置有一个或若干个喷嘴17和出水管15，分离管2和燃烧室12位于阀柱塞3、驱动器6和铁石占9之间，燃烧室12和铁砧9之间设置有压缩空气间隙11。
[0014]所述钻头本体13表面镶焊有抗磨合金16。
[0015]施工时将钻头本体13与上部钻柱相连，工作原理是:钻井液从地面通过钻柱输送至钻头内，推动位于钻头本体13上部的阀柱塞3和复位弹簧4快速压缩驱动器6进入铁砧9，使钻头本体13作上下运动对岩石表面产生冲击，钻井液可对钻头本体13起到冷却作用，通过出水管15喷射而出，燃料、水和氧化剂从地面通过分离管2进入燃烧室12，将燃料和氧化剂预加热后在燃烧室12的水相环境中产生超临界(压力>22.064MPa，温度>373.95°C )热液火焰，燃烧室12内的水因此被加热至超临界温度，连同燃烧产物一起通过钻头末端14的一个或若干个喷嘴17喷射而至岩石表面，由于岩石的低热传导性，在高温的作用下，岩石表面温度增加，岩石内部产生压缩应力，岩石表面以下的裂纹沿着平行于岩石表面的方向扩展，当达到一临界尺寸，受热区开始膨胀破碎成碎片，从岩石上剥落下来，因此，超临界热液射流与钻头在钻井液的作用下产生的冲击共同作用，辅助钻头破岩，产生的岩肩沿着钻头本体13与井眼之间的环空运移到地面。
[0016]本实用新型燃烧室12直接安装在钻头本体13上，钻头在冲击破岩的同时，超临界热液射流使岩石表面温度升高，在岩石内部产生的压缩应力作用下使岩石破碎从岩石上剥落下来，辅助钻头破岩，可以提高可钻性差的坚硬地层机械钻速，它解决热焰散裂钻井技术存在的不足，能够避免钻头严重磨损，减少起下钻次数，显著提高机械钻速，降低钻井施工成本，适合于深部坚硬地层钻井。
[0017]以上所述为本实用新型的实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种改进和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等均应含在本实用新型的权利要求范围之内。
【主权项】
1.一种热液辅助冲击钻井钻头，它是由接头(1)、分离管(2)、阀柱塞(3)、复位弹簧一(4)、密封件一(5)、驱动器(6)、密封件二(7)、复位弹簧二⑶、铁砧(9)、导向螺帽(10)、空气间隙(11)、燃烧室(12)、钻头本体(13)、钻头末端(14)、出水管(15)和喷嘴(17)组成，其特征在于:钻头本体(13)通过接头(I)与包含钻铤的钻具组合相连，钻头本体(13)内纵向设置有相连的分离管(2)和燃烧室(12)直至钻头的末端(14)，钻头本体(13)上部设置有阀柱塞(3)和复位弹簧一(4)，在阀柱塞(3)的下面设置有驱动器￠)，驱动器￠)下端设有铁砧(9)，铁砧(9)通过导向螺帽(10)与钻头本体(13)相连，驱动器(6)上设置有密封件一(5)、密封件二(7)和复位弹簧一(4)、复位弹簧二(8)，钻头末端(14)设置有一个或若干个喷嘴(17)和出水管(15)，分离管⑵和燃烧室(12)位于阀柱塞(3)、驱动器(6)和铁砧(9)之间，燃烧室(12)和铁砧(9)之间设置有压缩空气间隙(11)。
2.根据权利要求1所述一种热液辅助冲击钻井钻头，其特征在于:钻头本体(13)表面镶焊有抗磨合金(16)。
【专利摘要】本实用新型提供一种热液辅助冲击钻井钻头，钻头本体通过接头与包含钻铤的钻具组合相连，钻头本体内纵向设置有相连的分离管和燃烧室直至钻头的末端，钻头本体上部设置有阀柱塞和复位弹簧一，在阀柱塞的下面设置有驱动器，驱动器下端设有铁砧，铁砧通过导向螺帽与钻头本体相连，驱动器上设置有密封件一、密封件二和复位弹簧一、复位弹簧二，钻头末端设置有一个或若干个喷嘴和出水管，分离管和燃烧室位于阀柱塞、驱动器和铁砧之间，燃烧室和铁砧之间设置有压缩空气间隙，它解决热焰散裂钻井技术存在的不足，能够避免钻头严重磨损，减少起下钻次数，显著提高机械钻速，降低钻井施工成本，适合于深部坚硬地层钻井。
【IPC分类】E21B10-36, E21B7-18
【公开号】CN204511305
【申请号】CN201520038665
【发明人】蒋卫东, 吴志均, 梁冲, 王鹏, 晏军
【申请人】蒋卫东
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年1月20日