[发明专利]用于破碎岩石的钻头

说明书

本发明涉及一种用于破碎岩石的钻头，包括：钻进套筒，所述钻进套筒沿轴向延伸，所述钻进套筒构造有用于破碎岩石的多个套筒钻进齿，所述钻进套筒构造有用于容纳岩柱中空空间；以及多个内侧破碎齿，所述多个内侧破碎齿与所述钻进套筒的工作端的端面在轴向上间隔开，所述多个内侧破碎齿位于所述钻进套筒的中空空间内；其中，在钻进时，与所述钻进套筒的中空空间相对的地层不会被所述钻进套筒的套筒钻进齿所破碎，使得能在所述中空空间内容纳所述岩柱，所述岩柱与所述钻进套筒配合为能够限定所述钻头的横向位置，在所述岩柱延伸至所述多个内侧破碎齿处时，所述多个内侧破碎齿对所述岩柱进行破碎。通过这种钻头能够有效地实现减振。

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，特别是涉及一种用于破碎岩石的钻头。

背景技术

钻头是破碎岩石的主要工具。钻头质量的优劣、钻头与岩性(例如，硬度)及其他钻井工艺条件是否适应将直接影响钻井速度、钻井质量和钻井成本等。例如，如果地层硬度相对于钻头来说过大，则会引起非常明显的横向振动和轴向振动，导致严重的跳钻现象。目前的钻井作业中还存在许多问题，对于钻头的研究仍处于发展阶段。

现有的钻头常具有包围在主体外的多个爪，在每个爪上设置有相应的破碎齿，用来对所接触到的地层岩石进行破碎。然而，对于硬度非常高的地层来说，现有的这些钻头会产生非常大的振动。

CN107762417A公开了一种具有钻探设备保护功能的防振防损PDC钻头。该钻头通过设置活塞和复位弹簧等活动部件来进行防振。然而，这些活动部件很容易在使用过程中损坏，可靠性较差。

CN109538128A公开了一种防振PDC钻头。该钻头通过使每一个切削齿都具有自己独特的摆放角度来提升钻头工作的平稳性，由此提升钻头的减振功能。然而，这种配置结构对井下的复杂情况的适应性非常有限，在实际作业中无法持续有效地实现减振功能。

因此，需要一种能够有效减振的用于破碎岩石的钻头。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种用于破碎岩石的钻头。通过这种钻头能够有效地实现减振。

根据本发明提出了一种用于破碎岩石的钻头，包括：钻进套筒，所述钻进套筒沿轴向延伸，所述钻进套筒构造有用于破碎岩石的多个套筒钻进齿，所述钻进套筒构造有用于容纳岩柱中空空间；以及多个内侧破碎齿，所述多个内侧破碎齿与所述钻进套筒的工作端的端面在轴向上间隔开，所述多个内侧破碎齿位于所述钻进套筒的中空空间内；其中，在钻进时，与所述钻进套筒的中空空间相对的地层不会被所述钻进套筒的套筒钻进齿所破碎，使得能在所述中空空间内容纳所述岩柱，所述岩柱与所述钻进套筒配合为能够限定所述钻头的横向位置，在所述岩柱延伸至所述多个内侧破碎齿处时，所述多个内侧破碎齿对所述岩柱进行破碎。

在钻头的钻进过程中，钻进套筒首先对地层进行钻进，使得中空空间内能保持一段岩柱。通过岩柱与钻进套筒的配合，能够限定钻头的横向位置，由此来削弱甚至避免钻头的横向振动。通过避免横向振动能够有效提高钻进的效率和速度。同时，钻头的结构稳定性得以提高，使用寿命得以延长。这能够有效降低钻井的成本。

在一个实施例中，所述钻头还包括沿轴向延伸的钻头主体，在所述钻头主体的工作端的端面上构造有用于分配钻井流体的注流孔，所述钻进套筒从所述钻头主体的工作端沿轴向延伸出去，所述注流孔连通至所述中空空间，其中，在所述钻进套筒的工作端处构造有多个沿径向贯穿的沟槽，由注流孔注入到所述中空空间内的钻井流体能通过所述沟槽流向钻头外的环空。

在一个实施例中，所述沟槽包括朝向所述钻头的旋转方向定向的旋进面，所述多个套筒钻进齿包括从所述沟槽的旋进面凸出来的第一套筒钻进齿。

在一个实施例中，所述第一套筒钻进齿的切削部在轴向上至少部分地延伸超过所述钻进套筒的工作端的端面。