专利名称：井下增压器用超高压钻头系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种石油与天然气钻井工程领域，特别涉及一种井下增压器用超高压钻头系统。
背景技术：
国内外钻井工程实践表明，利用井下增压装置提高部分钻井液喷射压力来辅助破岩可大幅度提高深部地层的钻井速度。但能否将井下增压装置输出的超高压钻井液和常压钻井液分别传输到井底并使其各自喷射是该技术实现的关键问题之一。现有技术中将井下增压装置输出的超高压钻井液和常压钻井液分别传输到井底并使其喷射的工具已有以下专利文献予以批露。中国专利说明书CN2584797 (2003年11月05日公开)提供了一种带有扶正器的超高压钻头，它是在井下增压泵出口与钻头喷嘴间连接一根超高压管，超高压管上装有上下两个扶正器，两个扶正器之间装有弹簧。扶正器由卡簧座、卡簧、垫片上下安装构成，卡簧是缺口式环形弹簧，卡簧的上半部分为圆台状、下半部分为圆柱体，中间是通孔，在圆台体和圆柱体的上部开有三条径向缝，在两条缝之间的壁厚上开轴向流道；卡簧座呈圆柱状，其中间为大口向下的内圆锥形，用丝扣连接在壳体内壁。在高压管外露段和喷嘴外面加有一个保护套，保护套焊接在钻头体上。中国专利说明书C拟665342 (2004年12月22日公开)描述了一种与井下自动增压装置配合使用的钻头一双流道钻头。由钻头体、喷嘴、超高压喷嘴、超高压连通管、泥浆流道，以及破碎岩石的牙轮或复合片等组成。其特征在于在泥浆流道内有超高压连通管， 超高压连通管下端有定位套。定位套固定在钻头体上，定位套将超高压连通管固定在泥浆流道内。超高压连通管连接超高压喷嘴。效果是由于在钻头的泥浆流道内设有超高压连通管，井下自动增压装置产生的超高泥浆可以通过超高压连通管到达超高压喷嘴并喷出，形成超高压喷射流破碎井底岩石。在超高压连通管外部为泥浆流道，泥浆泵提供的泥浆通过泥浆流道和喷嘴完成井底净化和携岩上返。中国专利说明书 C拟683822 (2005年03月09日公开)提供了一种超高压双流道PDC钻头，这是以普通钢体PDC钻头为基础，在已有普通流道和普通喷嘴的情况下，在钻头体内部设置一根超高压管，超高压管的上端连接井下增压泵的出口端，下端通过在钻头体内加工的超高压流道与超高压钻头喷嘴相连接，超高压钻头安装在钻头的刀翼上PDC切削齿的后面，进行超高压射流切割岩石，辅助切削齿破岩。钻头体上部有扶正装置将超高压管固定在钻头腔内。扶正装置除了可以扶正超高压管外，还开有轴向流道。普通喷嘴可换， 超高压喷嘴装在外套里面，也可更换。中国专利说明书 C拟931757 (2007年08月08日公开)描述了一种钻探石油的双流道钻头，涉及钻探石油的钻头。其目的是为水力破岩专用钻具提供配套使用的钻头而公开一种双流道钻头，该方案的主要特征是泥浆管道内还设有第二泥浆管，第二泥浆管的底端接置于泥浆管道的底部，第二泥浆管的顶端与泥浆管道管壁之间设有支撑；泥浆管道底部中心设有沉孔，第二泥浆管底端压配于沉孔内，沉孔的底部制有喷嘴；支撑沿泥浆管道的径向间隔均勻设置。按本方案实施的双流道钻头，具有结构合理、简洁、连接可靠和加工方便、成本低廉的特点，不仅为开发应用水力破岩技术提供了有益的技术支持，而且将本方案成功的应用于PDC胎体钻头，为石油钻探生产提供了一种合理而有效的新型钻头。从原理上讲，这些钻头可实现将井下增压装置输出的超高压钻井液和常压钻井液分别传输到井底并使其喷射的目的，但设计中却并未考虑以下问题(1)需要生产专用钻头，专用钻头需要在钻头胎体内埋入超高压钻井液专用流道，这无疑增加了钻井作业的成本，影响了井下增压装置在不同地区、不同地层的推广应用；(2)安装过程中存在两个流道不能够同时连接的可能，由于超高压流体过流管道无承压及承拉装置，在和井下增压装置装卸过程中，会产生因轴向受力过大或轴线不对中引起的超高压流道连通失败情况；(3) 连接过程可能会对超高压流道与钻头体的连接造成破坏，与井下增压装置上扣连接过程中，上述几种钻头超高压流道没有防止旋转机构，超高压流道上的扭矩作用于与钻头体的连接部位，极易引起该部位的损坏。因此，亟需一种井下增压器用超高压钻头系统，以满足利用井下增压装置提高深部地层钻进速度这项技术推广应用的要求。发明内容本实用新型的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种井下增压器用超高压钻头系统。其技术方案是由钻头体、转换接头、超高压钻井液传输通道和普通钻井液传输通道组成，所述的普通钻井液传输通道由扶正过流结构的过流孔、超高压粗软管保护筒与转换接头内孔间的环形空间、对开式扶正器的过流孔、超高压粗软管保护筒与钻头体内腔间的环形空间组成连通流道；所述的超高压钻井液传输通道由金属超高压钻井液流道与超高压粗软管、超高压细软管、超高压钻井液喷嘴连接成一个整体；所述的超高压粗软管、超高压细软管螺纹连接。上述的超高压细软管安装超高压钻井液喷嘴；所述的钻头体与转换接头的母扣端螺纹连接，转换接头的公扣端的内孔安设扶正过流结构，与小孔限位螺母、金属超高压钻井液流道防拉结构配合，扶正过流结构六方内孔装入六方体，六方体与金属超高压钻井液流道六方内孔之间存在间隙。上述的小孔限位螺母安装在所述的金属超高压钻井液流道上，其下表面与扶正过流结构上表面接触。金属超高压钻井液流道防拉结构上表面与扶正过流结构下表面接触。上述的转换接头与钻头体连接处装有对开式扶正器。金属超高压钻井液流道装有超高压钻井液流道密封总成，用以实现超高压钻井液流道接口处的密封。上述的钻头体可以是不同类型的牙轮钻头或者PDC钻头。本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是1、适用范围广，其钻头体为普通的任何钻头，仅需要将系统中除了钻头体的其他组件按照该系统的构造方法进行构造，即可实现普通钻头到超高压双流道钻头的转化，有利于井下增压装置的推广应用；2、该结构仅需要调整超高压粗软管、超高压细软管长度即可实现不同厂家普通钻头构造超高压钻头的目的。超高压钻井液喷嘴仅是普通喷嘴的稍作改造，该喷嘴加工工艺容易实现，可有效降低钻头构造成本；3、结构简单、性能稳定，使用过程不会为钻井作业带来其他方面的风险。
附图1是本实用新型的剖视图；附图2是本实用新型的A-A剖视图；附图3是本实用新型的B-B剖视图；上图中超高压钻井液流道密封总成1、小孔限位螺母2、限位挡圈3、六方体4、金属超高压钻井液流道5、扶正过流结构6、转换接头7、对开式扶正器8、超高压粗软管保护筒 9、钻头体10、超高压粗软管11、超高压细软管12、超高压钻井液喷嘴13。
具体实施方式
结合附图1-3，对本实用新型作进一步的描述本实用新型由由钻头体10、转换接头7、超高压钻井液传输通道和普通钻井液传输通道组成，所述的普通钻井液传输通道由扶正过流结构6的过流孔、超高压粗软管保护筒9与转换接头7内孔间的环形空间、对开式扶正器8的过流孔、超高压粗软管保护筒9与钻头体10内腔间的环形空间组成连通流道；所述的超高压钻井液传输通道由金属超高压钻井液流道5与超高压粗软管11、超高压细软管12、超高压钻井液喷嘴13连接成一个整体；所述的超高压粗软管11、超高压细软管12螺纹连接，用来调整系统管路的长度；超高压粗软管11外设有超高压粗软管保护筒9，超高压粗软管保护筒9用于保护超高压粗软管11 不被冲蚀，及扶正整套管路系统；超高压粗软管11为超高压钻井液流道，内径较大，超高压钻井液流动摩阻较小。超高压细软管12内径及外径均较小，在钻头体10内流道内可弯曲， 防止了钻头体10内流道弯曲而导致的超高压钻头无法构造的问题。其中，超高压细软管12的下端安装超高压钻井液喷嘴13 ；所述的钻头体10与转换接头7的母扣端螺纹连接，转换接头7的公扣端的内孔安设扶正过流结构6，与小孔限位螺母2、金属超高压钻井液流道5防拉结构配合，用于承受井下增压装置与该系统拆装时密封总成对金属超高压钻井液流道5产生的轴向拉力及压力，扶正过流结构6六方内孔装入六方体4，六方体4与金属超高压钻井液流道5六方内孔之间存在间隙。另外，小孔限位螺母2安装在所述的金属超高压钻井液流道5上，其下表面与扶正过流结构6上表面接触，用于承受井下增压装置与该系统连接时密封总成对金属超高压钻井液流道5产生的轴向压力。金属超高压钻井液流道5防拉结构上表面与扶正过流结构6 下表面接触，用于承受井下增压装置与该系统拆开时密封总成对金属超高压钻井液流道5 产生的轴向拉力；扶正过流结构6上部安装有限位挡圈3，用于固定扶正过流结构6，使其能够承受扭矩作用而不产生旋转；转换接头7与钻头体10连接处装有对开式扶正器8，用于实现金属超高压钻井液流道5的居中及常压钻井液的过流，金属超高压钻井液流道5装有超高压钻井液流道密封总成1，用以实现超高压钻井液流道接口处的密封。钻头体10可以是不同类型的牙轮钻头或者PDC钻头。超高压粗软管11、超高压细软管12配合使用可方便调整整套系统管路的长度，可以构造出内流道存在弯曲的超高压钻头。超高压粗软管保护筒9可以起到保护超高压粗软管11不被冲蚀，及扶正整套管路系统的双重作用。超高压细软管12与超高压钻井液喷嘴13容易实现密封连接，可有效解决较小空间内无法使用复杂结构实现超高压密封的问题。 该结构仅需要调整超高压粗软管11、超高压细软管12长度即可实现不同类型普通钻头构造超高压钻头的目的。超高压钻井液喷嘴13仅是普通喷嘴的稍作改造，该喷嘴加工工艺容易实现，可有效降低钻头构造成本。
权利要求1.一种井下增压器用超高压钻头系统，其特征是主要由钻头体(10)、转换接头(7)、 超高压钻井液传输通道和普通钻井液传输通道组成，所述的普通钻井液传输通道由扶正过流结构(6)的过流孔、超高压粗软管保护筒(9)与转换接头(7)内孔间的环形空间、对开式扶正器(8)的过流孔、超高压粗软管保护筒(9)与钻头体(10)内腔间的环形空间组成连通流道；所述的超高压钻井液传输通道由金属超高压钻井液流道(5)与超高压粗软管(11)、 超高压细软管(12)、超高压钻井液喷嘴(13)连接成一个整体；所述的超高压粗软管(11 )、 超高压细软管(12)螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的井下增压器用超高压钻头系统，其特征是所述的超高压细软管(12)安装超高压钻井液喷嘴(13)；所述的钻头体(10)与转换接头(7)的母扣端螺纹连接，转换接头(7)的公扣端的内孔安设扶正过流结构(6)，与小孔限位螺母(2)、金属超高压钻井液流道(5)防拉结构配合，扶正过流结构(6)六方内孔装入六方体(4)，六方体(4)与金属超高压钻井液流道(5 )六方内孔之间存在间隙。
3.根据权利要求2所述的井下增压器用超高压钻头系统，其特征是所述的小孔限位螺母(2 )安装在所述的金属超高压钻井液流道(5 )上，其下表面与扶正过流结构(6 )上表面接触。
4.根据权利要求2所述的井下增压器用超高压钻头系统，其特征是金属超高压钻井液流道(5)防拉结构上表面与扶正过流结构(6)下表面接触。
5.根据权利要求1或2所述的井下增压器用超高压钻头系统，其特征是所述的转换接头(7)与钻头体(10)连接处装有对开式扶正器(8)。
6.根据权利要求1或2所述的井下增压器用超高压钻头系统，其特征是金属超高压钻井液流道(5 )装有超高压钻井液流道密封总成(1)。
7.根据权利要求1或2所述的井下增压器用超高压钻头系统，其特征是所述的钻头体(10)可以是牙轮钻头或者PDC钻头。
专利摘要本实用新型涉及一种井下增压器用超高压钻头系统。其技术方案是主要由钻头体、转换接头、超高压钻井液传输通道和普通钻井液传输通道组成，所述的普通钻井液传输通道由扶正过流结构的过流孔、超高压粗软管保护筒与转换接头内孔间的环形空间、对开式扶正器的过流孔、超高压粗软管保护筒与钻头体内腔间的环形空间组成连通流道；所述的超高压钻井液传输通道由金属超高压钻井液流道与超高压粗软管、超高压细软管、超高压钻井液喷嘴连接成一个整体；其有益效果是该结构仅需要调整超高压粗软管、超高压细软管长度即可实现不同厂家普通钻头构造超高压钻头的目的；喷嘴仅是普通喷嘴的稍作改造，该喷嘴加工工艺容易实现，可有效降低钻头构造成本。
文档编号E21B10/60GK202249789SQ20112035303
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月20日 优先权日2011年9月20日
发明者刘永旺, 张洪宁, 管志川 申请人:中国石油大学(华东)