破碎錘復合切削pdc鉆頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及鉆井勘探工具的技術領域，尤其涉及一種破碎錘復合切削roc鉆頭，工作時對巖石即有切削，又有輾壓，還要破碎錘擊，可以提高鉆井速度，同時更實用于超硬耐磨地層以及礫石地層。
【背景技術】
[0002]在油氣田開發的過程中，鉆井的速度和效率決定著開發油田的快慢。在鉆井的過程中，當遇到研磨極高的地層，很容易造成roc鉆頭速度慢，PDC復合片磨損快，鉆頭壽命短的問題，此時無論是使用牙輪鉆頭還是孕鑲鉆頭都會增加鉆井周期，鉆井成本，而往往極硬地層的巖石是類似于石英砂巖地層，雖然硬度大，但是塑性差，粘性差，此時使用錘擊和輾壓的工藝可使其結構發生變化，利于切削。
[0003]另個問題就是在礫石地層時，PDC鉆頭的復合片承受不規則的沖擊，鉆頭每旋轉一圈都要受到一次沖擊，使roc鉆頭壽命大大縮短，造成鉆頭報廢，同樣也容易出現鱉鉆，斷刀翼事故。
[0004]要解決這種問題，就得從改變常規鉆頭的結構，研發出一種鉆頭，可以對巖石進行切削，輾壓，破碎三個功能同時交替進行，針對以上鉆井難題將會得到一定的改進成效，達到攻克的目的，鉆頭就會對以上的問題進行很好的解決。
[0005]為此，本發明的設計者有鑒于上述缺陷，通過潛心研究和設計，綜合長期多年從事相關產業的經驗和成果，研究設計出一種破碎錘復合切削roc鉆頭，以克服上述缺陷。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種破碎錘復合切削PDC鉆頭，其為了解決在鉆井過程中超硬地層，巖石磨耗比高，巖石不易切削，鉆頭破巖速率低，磨損快，鉆頭壽命短的技術難題，以及克服礫石地層鉆頭先期損壞的缺陷，還能提高鉆頭壽命，提升鉆井速度，降低鉆井成本。
[0007]為解決上述問題，本發明公開了一種破碎錘復合切削roc鉆頭，至少包括鉆頭本體和破碎錘，其特征在于:
[0008]所述鉆頭本體設有多條鉆頭刀翼，在鉆頭刀翼上布置有切削巖石的多個PDC切削齒，所述鉆頭本體設置有內流道，所述鉆頭本體在鉆頭刀翼之間設有多個清洗孔，所述內流道的前端與清洗孔連通，在鉆頭本體上設有至少一個破碎錘，所述破碎錘包含錘本體，所述錘本體的表面布置有多個切削單元。
[0009]其中:各清洗孔內布置有保護鉆頭本體不受沖蝕損壞并能調節流量大小的活動噴嘴，所述活動噴嘴通過密封圈密封安裝于清洗孔中，能保護鉆頭本體不被流體沖蝕失效。
[0010]其中:所述錘本體的內部加工有軸段，所述軸段可旋轉設置于一軸承座的前端，所述軸承座的后端固定于鉆頭本體上的安裝孔，并連通于內流道。
[0011]其中:所述軸承座和錘本體之間設有軸承滾珠和密封圈，所述錘本體內還設有供軸承滾珠置入的滾珠槽。
[0012]其中:于鉆頭本體內流道內安裝沖擊發生器，所述沖擊發生器由沖擊力傳遞閥板，沖擊錘體，氣缸，活塞，閥塞，閥板，閥芯，閥銷，分流閥柜，彈簧和流體分流端蓋組成。
[0013]其中:所述沖擊力傳遞閥板連接于沖擊錘體上，所述沖擊錘體安裝于氣缸內，所述氣缸滑動套設于活塞，所述活塞的后端依次設有閥塞、閥板和閥芯，所述閥塞凸設有閥銷，所述閥芯設有分流閥柜，所述流體分流端蓋設置于閥芯后端且設有抵觸于閥芯的彈簧。
[0014]其中:軸承座直接固定或者焊接與鉆頭本體上，鉆頭旋轉工作時，破碎錘繞軸旋轉，對巖石進行擠壓和輾壓。
[0015]其中:鉆頭本體的后部設有破碎沖擊器，所述破碎沖擊器通過套管外接于鉆頭本體，并接觸軸承座以實現破碎沖擊。
[0016]其中:所述破碎沖擊器的組成部件有接頭，逆止閥，彈簧，逆流閥座，減震器總成，流體分配管座，安裝流體管，外套管，活塞和沖擊頭。
[0017]通過上述結構可知，本發明的破碎錘復合切削roc鉆頭具有如下效果:
[0018]1、動力來源可為鉆井液或者鉆井壓縮空氣，為流體驅動，具有良好的動力來源，可以持續長久的工作；
[0019]2、在工作時通過自身運動可以有效的對巖石進行輾壓，破碎，保護刀翼上的roc復合片不受沖擊破壞；
[0020]3、通過沖擊發生器，當流體從鉆頭流道流過時，持續發生撞擊能力，時破碎錘高頻敲打巖石，破碎巖石，鉆頭在工作時對地層先進行敲打破碎，然后輾壓時巖石結構發型塑性形變，PDC復合片切削去除巖石，三個功能同時進行，使鉆頭的鉆井速度提高。
[0021]本發明的詳細內容可通過后述的說明及所附圖而得到。
【附圖說明】
[0022]圖1顯示了本發明的破碎錘復合切削roc鉆頭的其中一實施例的分解示意圖。
[0023]圖2顯示了本發明另一實施例的分解示意圖。
[0024]圖3顯示了本發明另一實施例的結構示意圖。
[0025]圖4顯示了本發明的整體示意圖。
[0026]附圖標記:
[0027]I鉆頭本體，2鉆頭刀翼，3PDC切削齒，4內流道，5連接螺紋，6清洗孔，7活動噴嘴，8破碎錘，9切削單元，10軸承滾珠，11密封圈，12軸承座，13沖擊力傳遞閥板，14沖擊錘體，15氣缸，16活塞，17閥塞，18閥板，19閥芯，20閥銷，21分流閥柜，22彈簧，23流體分流端蓋，24接頭，25逆止閥，26密封圈，27彈簧，28逆流閥座，29減震器總成，30流體分配管座，31橡膠圈，32安裝流體管，33外套管，34活塞，35卡簧，35保持環，36密封墊片，37連接內螺紋，38沖擊頭，39鉆頭密封圈。
【具體實施方式】
[0028]參見圖1，顯示了本發明的破碎錘復合切削roc鉆頭其中一實施例的分解示意圖。
[0029]所述破碎錘復合切削PDC鉆頭至少包括鉆頭本體I和破碎錘8，在該實施例中還可包含沖擊發生器，從而通過三部分組成整個鉆頭。
[0030]其中，所述鉆頭本體I設有多條鉆頭刀翼2，在鉆頭刀翼2上布置有切削巖石的多個PDC切削齒3，所述鉆頭本體I設置有內流道4，所述鉆頭本體I在鉆頭刀翼2之間設有多個清洗孔6，所述內流道4的前端與清洗孔6連通，在各清洗孔6內布置有保護鉆頭本體I不受沖蝕損壞并能調節流量大小的活動噴嘴7，所述活動噴嘴7通過密封圈密封安裝于清洗孔6中，能保護鉆頭本體不被流體沖蝕失效。
[0031]所述鉆頭本體I上還設置有用于連接鉆桿的連接螺紋5，其中，在鉆頭本體I上設有至少一個破碎錘8，所述破碎錘優選為成對相對設置，以提高破碎和鉆削效果。
[0032]其中，所述破碎錘8可由鋼材車削而成，其可包含前端的錘本體，所述錘本體的表面布置有多個切削單元9，所述切削單元9可以是硬質合金齒，復合齒，也可以是鋼材本身加工的鋼齒，所述錘本體的表面進行表面處理，可涂敷有防腐蝕層。
[0033]其中，所述錘本體可成面包型、半球形或者錐形等，其輪廓與鉆頭刀翼2相吻合，更完好的保證鉆頭在工作時鉆頭刀翼上2PDC切削齒3井底覆蓋完整，同時破碎錘8旋轉時其井底覆蓋效果與刀翼覆蓋重合度好。破碎錘8心部加工有有軸承滾珠槽，懸掛槽，止推面等特征，破碎錘8通過軸承滾珠10，密封圈11等配件與軸承座12裝配在一起，其可以再軸承座12上自由繞軸旋轉。
[0034]為更好的實現破碎錘8的安裝，所述錘本體的內部加工有軸段，所述軸段可旋轉設置于一軸承座12的前端，所述軸承座12的后端固定于鉆頭本體I上的安裝孔，并連通于內流道4，軸承座12通過銷固定或者螺栓連接，也可以是棘輪連接方式安裝于鉆頭本體I上，不但可以更換，并且防脫落發生，軸承座12尾端與鉆頭本體I之間使用密封圈進行密封，避免鉆井液體氣體對其沖蝕，造成先期損壞或者脫落事故。
[0035]其中，所述軸承座12可在roc鉆頭本體加工的安裝座內上下移動一定距離，所述軸承座12可以通過卡簧、軸銷、螺栓、棘輪等方式進行連接，確保裝配好破碎錘的軸承座即可以在PDC鉆頭本體的刀翼之間上下移動，而在承受壓力和沖擊載荷時不會脫離PDC鉆頭本體。
[0036]其中，所述軸承座12和錘本體之間設有軸承滾珠10和密封圈11，所述錘本體內還設有供軸承滾珠10置入的滾珠槽，在所述軸承座12和錘本體的軸段之間填充有軸承潤滑油，并通過密封圈11來避免泄漏，從而實現了破碎錘8的旋轉固定，并有效提高使用壽命。
[0037]本實施例中能提供沖擊功能，于鉆頭本體I內流道4內安裝沖擊發生器，所述沖擊發生器由沖擊力傳遞閥板13，沖擊錘體14，氣缸15，活塞16，閥塞17，閥板18，閥芯19，閥銷20，分流閥柜21，彈簧22，流體分流端蓋23組成，所述沖擊力傳遞閥板13連接于沖擊錘體14上，所述沖擊錘體14安裝于氣缸15內，所述活塞16的后端依次設有閥塞17、閥板18和閥芯19，所述閥塞17凸設有閥銷20，所述閥芯19設有分流閥柜21，所述流體分流端蓋23設置于閥芯19后端且設有抵觸于閥芯19的彈簧22，通過閥銷20把閥塞17、閥板18和閥芯19與分流閥柜21連接在一起，形成封閉換向閥總成。
[0038]所述沖擊力傳遞閥板13上設置有流體通過的孔，其能與軸承座12貼合接觸，當鉆頭施壓時，破碎錘8通過軸承座12把壓力傳遞給沖擊力傳遞閥板13，對沖擊錘體14形成一個推力，此時內流道4內的流體力場發生變化，流體的流動使沖擊錘體14不停的往復運動，錘擊軸承座12，從而破碎錘接受能量，對巖石破碎錘擊。所述沖擊錘體14安裝于活塞16內，活塞16安裝于氣缸15內固定，在活塞I與16氣缸15之間設置有流體換向的通道，在氣缸15頂部連接三件套閥塞17，閥板18，閥芯19，以及中間固定的閥銷20，在閥芯19上部安裝有分流閥柜21，能形成不同的流場，改變氣缸15的壓力不停變換，分流閥柜21上端安裝彈簧22，始終對其下端始終有一個推力封閉分流閥柜21，流體分流端蓋23通過螺紋或者卡簧連接方式安裝于鉆頭內流道4，流體流經時通過他進行分流避免栗產生憋壓，同時使流體分流流經流體分流端蓋23，傳遞能量給沖擊錘14。液體氣體通過流體分流端蓋23分流，當沖擊發生器不工作時，從發生