一种防冲蚀的钻头的制作方法

1.本发明涉及钻井工具领域，具体涉及一种防冲蚀的钻头。


背景技术：

2.上世纪80年代开始，金刚石钻头被广泛地用于石油天然气钻井工程。金刚石钻头主要由钻头体和切削元件构成，其中一种主要用于软至中硬地层钻井pdc(聚晶金刚石)，经过不断的技术进步适用范围越来越广，具有较好的经济价值。
3.然而，钻头在工作时其切削元件因受到摩擦而温度急速升高，需要及时对其冷却，一般使用泥浆作为冷却液体从钻头的浆孔进入流经水孔落入安装在水孔中的喷嘴中，再由喷嘴喷出冷却液体为切削元件进行降温，避免其因温度过高而失效。
4.且由于钻井工艺的变化，会在钻头的上部安装提速工具。由于井底提速工具通常会含有部分橡胶零件，在实际使用中经常会存在掉胶失效的情况。在橡胶掉落后，部分橡胶会经过喷嘴掉至井底，还有部分橡胶会将喷嘴堵塞。由于钻头在工作时需要向其切削元件注入用于冷却液体，通常冷却液体为加入了特殊添加剂的泥浆，而泥浆中也会有一些大的颗粒物容易堵塞喷嘴，所以即使不使用提速工具也会有堵塞风险。堵塞会导致相应喷嘴负责冷却的切削元件冷却不充分，从而使钻头的部分切削元件过早的失效。同时，部分喷嘴堵塞还可能导致其他未被堵塞的喷嘴积累过多的冷却液，而使喷射压力增大液体流速变快，引发对应区域的切削元件受到冲蚀或掉齿。
5.钻头在使用时，向钻头加入冷却液体的流速不均或过快会对钻头内部的水孔造成较大冲蚀影响，使水孔结构发生变化。而这会导致水孔和水孔中的喷嘴连接不牢，喷嘴会从水孔中掉落到高速运转的切削元件中会直接造成钻头的整体失效。


技术实现要素：

6.针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种防冲蚀的钻头，通过在钻头内加装伸出水孔的过滤装置，解决了钻头内的水孔因内部冲蚀而使钻头过早失效的问题。
7.为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
8.提供一种防冲蚀的钻头，其包括：设置在钻头内部的浆孔；位于所述浆孔下方的水孔；设在所述水孔内的喷嘴；所述钻头的每个水孔中设有过滤装置，所述过滤装置与其所在的水孔中的喷嘴连通；所述过滤装置一端设在所述水孔中，另一端延伸出水孔，并位于所述浆孔中。
9.一些实施例中，过滤装置包括主体部，所述主体部呈与所述水孔相适配的圆柱体，所述圆柱体上开设有贯穿其两端的第一过滤孔。
10.一些实施例中，主体部侧壁上设有第二过滤孔，所述第二过滤孔与所述第一过滤孔连通，所述第二过滤孔的入口位于所述浆孔中。
11.一些实施例中，所述过滤装置包括主体部，所述主体部包括圆筒状的侧围以及设
于所述侧围一端的端板，所述端板上开设有第一过滤孔
12.一些实施例中，所述侧围上开设有第二过滤孔，所述第二过滤孔的入口位于所述浆孔中。
13.一些实施例，所述主体部外壁上套装有至少一个空心套管，所述主体部通过空心套管卡接于水孔中。
14.一些实施例中，所述过滤装置与所述水孔之间设有密封圈
15.一些实施例中，过滤装置倾斜设置，所述过滤装置的第一中心轴线与所述浆孔的第二中心轴线相交为锐角θ。
16.一些实施例中，过滤装置采用硬质合金制成。
17.一些实施例中，过滤装置采用钨钢制成。
18.与相关技术相比，本实用新型的技术方案优点在于：
19.(1)有效减轻了钻头内部水孔受冲蚀影响，由于过滤装置高于水孔的入水口，所以冷却液体进入浆孔后会先受到过滤装置的过滤和缓冲，因此不会因流速变化过大对水孔造成严重冲蚀。
20.(2)本技术中将冷却液体中的大颗粒物留在浆孔中，使水孔不会堵塞导致切削元件冷却不足。堵塞同时也避免了因部分喷嘴堵塞导致其他切削元件受到过大的水力能量冲蚀，从而使钻头逐渐失效。有效延长了钻头的使用寿命。
21.(3)本技术提出的一种过滤装置结构简单、造价便宜，经济性强。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本技术实施例提供的钻头的剖面图。
24.图2为本技术实施例提供的过滤装置的立体图。
25.图3为本技术实施例提供的过滤装置的俯视图。
26.图4为图3中a
‑
a方向视图。
27.图中：1、浆孔；2、水孔；3、喷嘴；4、过滤装置；5、密封圈；6、第一中心轴线；7、第二中心轴线；101、空心套管；102、主体部； 103、第一过滤孔；104、第二过滤孔；105、侧围；106、端板。
具体实施方式
28.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
29.以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。
30.参见图1所示，本发明实施例提供一种防冲蚀的钻头，包括：浆孔1、水孔2；设在水
孔2中的喷嘴3；水孔2设在浆孔1下方，且水孔在钻头中设有多个，其每个水孔2中都设有过滤装置4；过滤装置4一端在水孔2中与喷嘴3连通，另一端伸出水孔2位于浆孔1中。喷嘴3可卡接在过滤装置4中，也可连接在水孔2里；但需要将喷嘴 3与过滤装置4连通。
31.本方案的原理：钻头的水孔2易受到冲蚀，其入水口受冲蚀影响最甚。本方案通过在水孔2和浆孔1中加装与喷嘴3连接的过滤装置 4，避免了部分水孔2被堵塞导致其对应切削元件冷却不足，同时也解决了其他未堵塞得水孔2中水流量加剧，致使其对应切削元件受到过大冲击造成严重冲蚀。同时，过滤装置4由水孔2伸出设置在水孔 2之上的浆孔1内，水孔2的入口处不会产生大的壁面切应力，水孔 2受到冲蚀的影响被降低。
32.一些实施例中，水孔2与过滤装置4前端之间还设有密封圈5以防止有冷却液体从水孔2和过滤装置4之间泄露，使冷却液没法保持相对匀速的喷洒到切削元件上。
33.综上所述，上述技术方案主要解决了钻头内的水孔受冲蚀引起水孔上的喷嘴连接不牢直接掉落到高速运转的切削元件上，上述问题会直接导致钻头失效。本技术技术方案通过在水孔里加装过滤装置4，将喷嘴3与过滤装置4连通。且让过滤装置4一端伸出水孔2位于浆孔1之中，将易受冲蚀的部位从水孔2的入水口处转移到过滤装置4 位于浆孔1中的端部。
34.参见图2所示，为了达到上述技术效果，还为过滤装置4的选择提供了两种可选择的过滤装置4：
35.过滤装置4的方案1：
36.过滤装置4包括主体部102，主体部102呈与所述水孔2相适配的圆柱体，所述圆柱体上开设有贯穿其两端的第一过滤孔103。
37.该方案中过滤装置4为实心，水流直接从主体上的第一过滤孔 103的通孔流到下方喷嘴3中。在达到过滤和防冲蚀效果的同时，水流的抗冲击能力更强，使用寿命更长，因此不需要多次更换过滤装置 4也能令钻头长时间工作。
38.优选地，主体部102侧壁上设有第二过滤孔104，第二过滤孔104 与第一过滤孔103连通，第二过滤孔104的入口位于所述浆孔1中。如此，加大了过滤面积提升了过滤装置4的工作效率。
39.过滤装置4的方案2：
40.过滤装置4包括主体部102，主体部102包括圆筒状的侧围105 以及设于所述侧围105一端的端板106，所述端板106上开设有第一过滤孔103。
41.该方案中过滤装置4内所有过滤孔都直接通往主体部102内部的空间，其水流通过效率较高，过滤装置4的制作难度上相比方案1 更加容易。
42.优选地，侧围105上开设有第二过滤孔104，所述第二过滤孔104 的入口位于所述浆孔1中。
43.优选地，过滤装置4为一个一体的套管，其位于浆孔1中的一端设有过滤孔，位于水孔2中的为与喷嘴3连通的开口端。
44.参见图3和图4所示，过滤装置4的主体部102外壁上套装有至少一个空心套管101，所述主体部102通过空心套管101卡接于水孔 2中。该方案通过加装空心套管101解决了工作中用到的不同钻头因为型号不同，其内部的水孔2尺寸不尽相同，使过滤装置4无法很好的卡接在水孔2中的问题。
45.一些实施例中，将上述设置于过滤装置4上的过滤孔设置为直径相同的圆形。当然，过滤孔只需要过滤掉大体积堵塞物，令冷却液体尽量保持匀速的通过水孔处的空腔到达喷嘴。所以过滤孔的形状和大小可根据实际情况做出合理相关设计。
46.一些实施例中，过滤装置4与所述水孔2之间设有密封圈5。
47.加装密封圈防止水流从水孔2和过滤装置4之间流到切削元件上
48.一些实施例中，过滤装置4的第一中心轴线6与所述浆孔1的第二中心轴线7相交为锐角θ。且第一中心轴线6上每一点到所述第二中心轴线7的垂直距离自所述位于浆孔1中的一端到所述位于水孔2 中的一端逐渐增大。
49.该方案通过设置过滤装置4的角度，使得过滤装置4入水口朝向浆孔的入口，且其内部倾斜角度符合水流通过的路线。令水流更顺畅的通过过滤装置流经喷嘴3到达切削元件，提高了钻头的冷却效率。
50.一些实施例中，过滤装置4采用硬质合金制成。
51.优选地，采用钨钢制成。
52.优选地，采用钛钴钢制成。
53.当然，材质上只需要具备一定强度能抗水流冲刷的材料即可。
54.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
55.需要说明的是，在本技术中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
56.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。