[发明专利]减振抗磨减阻钻头

说明书

本发明属于石油钻井领域，特别涉及一种减振抗磨减阻钻头，包括钻头基体、竖直滚针轴承、压力收缩器、竖直滚针轴承弹簧、水平滚针轴承、压力扩展器、水平滚针轴承弹簧、刀翼、冲击头、往复块、冲击头弹簧等，能够实现钻头的减振抗磨减阻，利用冲击头冲击、弹簧对振动能量的吸收、钻井液压力驱动的联合作用，可自动调节钻头切削齿的切削深度，吸收钻头振动能量，用于冲击头冲击破岩，打破钻头的粘滑振动，同时利用滚针轴承滚动作用，降低钻头的旋转阻力，减轻钻头磨损，减小起下钻过程中钻头的运动阻力，提高钻头起下钻效率，达到提高机械钻速和有效保护钻头及井下工具的目标。

技术领域

本发明涉及一种减振抗磨减阻钻头，属于石油钻井领域。

背景技术

随着油气资源的勘探开发逐渐转向深层和复杂地层，深井、复杂结构井的数量越来越多。随着井深的增加，地层岩石的硬度和塑性均会增加，岩石的可钻性变差，严重影响了钻井机械钻速的提高，通过对钻井现场反馈资料分析，深层钻井的平均机械钻速约是浅层易钻地层钻井速度的15％-30％，在深井钻井过程中，地层较深，岩石的硬度高，井下钻头处伴随着剧烈的轴向、横向及扭转振动，产生了钻头的粘滑振动，对钻头和井下工具寿命影响较大，钻井速度也较慢。钻头的粘滑振动主要表现为钻头的粘滞阶段和滑脱阶段交替出现，在钻头的粘滞阶段，钻头因破岩的扭矩不足而停止运动，随着钻具的继续扭转，当传递到钻头的扭矩足以使钻头转动并破碎岩石时，钻头的粘滞阶段结束，开始出现钻头的滑脱，滑脱后的钻头，能量得到瞬间释放，释放后的钻头得到突然加速，钻头受到岩石的阻力也发生巨大波动，钻头沿着钻柱轴线来回震荡，钻头运动极为不规则，加速了钻头和井下工具的磨损失效。同时由于井深较大，钻头的起下钻较为困难，特别是在定向井、水平井中，由于井眼结构复杂，钻头卡住的现象时有发生，严重制约油气钻井效率的提高。

针对以上问题本发明提出了一种减振抗磨减阻钻头，该钻头在工作过程中，利用冲击头冲击、弹簧对振动能量的吸收、钻井液压力驱动的联合作用，可自动调节钻头切削齿的切削深度，吸收钻头振动能量，用于冲击头冲击破岩，打破了钻头的粘滑振动，提高了机械钻速；利用安装在刀翼侧面的水平滚针轴承的水平滚动，降低了钻头在旋转过程中的阻力，减轻了钻头磨损；利用安装在刀翼侧面的竖直滚针轴承的竖直滚动，减小起下钻过程中钻头受到的阻力，提高钻头起下钻效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种可自动调节钻头切削齿的切削深度，吸收钻头振动能量，用于冲击头冲击破岩，降低钻头的旋转阻力，减轻钻头磨损，减小起下钻过程中钻头受到的阻力，提高钻头起下钻效率，提高机械钻速和有效保护钻头及井下工具的减振抗磨减阻钻头。