[发明专利]减振抗磨减阻钻头

摘要

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。

主权项

一种减振抗磨减阻钻头，其特征在于：包括钻头基体(1)、压力传递流道(2)、竖直滚针轴承(3)、压力收缩器(4)、竖直滚针轴承固定套(5)、轴承轴(6)、竖直滚针轴承弹簧(7)、连接杆(8)、水平滚针轴承(9)、压力扩张器(10)、水平滚针轴承弹簧(11)、水平滚针轴承保护套(12)、刀翼(13)、支撑块(14)、冲击头(15)、往复块(16)、密封圈(17)、限位环(18)、冲击头弹簧(19)、钻头流道(20)，压力传递流道(2)设置在钻头基体(1)内部，压力传递流道(2)连接钻头流道(20)和压力收缩器(4)，压力收缩器(4)通过螺纹与钻头基体(1)和刀翼(13)连接，压力收缩器(4)当受到钻井液的压力时会收缩，连接杆(8)实现了压力收缩器(4)与轴承轴(6)的连接，轴承轴(6)镶嵌在竖直滚针轴承(3)内部，竖直滚针轴(3)承始终处于竖直方向，可在竖直方向自由滚动，可有效减小钻头在井眼方向的运动阻力，竖直滚针轴承弹簧(7)两端分别与轴承轴(6)和钻头基体(1)连接，竖直滚针轴承弹簧(7)材料为55CrSiA，竖直滚针轴承弹簧(7)安装后处于压缩状态，当没有钻井液压力传递到压力收缩器(4)时，竖直滚针轴承弹簧(7)可使竖直滚针轴承(3)伸出刀翼(13)，将竖直滚针轴承(3)最外侧与井壁紧贴，压力扩张器(10)安装在钻头基体(1)和刀翼(13)内部，通过螺纹与钻头基体(1)和刀翼(13)连接，当受到钻井液压力时压力扩张器(10)会扩张，水平滚针轴承弹簧(11)两端分别与轴承轴(6)和钻头基体(1)连接，水平滚针轴承弹簧(11)材料为55CrSiA，水平滚针轴承弹簧(11)安装后处于拉伸状态，当没有钻井液压力传递到压力扩张器(10)时，在水平滚针轴承弹簧(11)的作用下，水平滚针轴承(9)收缩于刀翼(13)内部，水平滚针轴承(11)内部镶嵌轴承轴(6)，水平滚针轴承(9)始终处于水平方向，可在水平方向自由滚动，可降低钻头转动阻力，往复块(16)安装在刀翼(1)内部，往复块(16)通过流道与钻头流道(20)连接，往复块(16)下部连接冲击头(15)，往复块(16)外侧设置两道密封圈(17)，密封圈(17)为O型密封圈，可密封钻头流道内的钻井液，冲击头弹簧(19)上端连接往复块(16)，下端连接支撑块(14)，冲击头弹簧(19)安装后处于压缩状态，当钻井液压力施加到往复块(16)后，往复块(16)向下移动，冲击头弹簧(19)将受到压缩，冲击头弹簧(19)将钻井液的压能存储起来，冲击头弹簧(19)材料为1Cr18Ni9，限位环(18)安装在支撑块(14)上部，可控制往复块(16)的往复移动距离，可根据地层岩石的可钻性，设计相应的限位环(18)高度，实现对往复块(16)往复移动距离的控制，进而实现对冲击头(15)冲击行程大小的控制，冲击头(15)与往复块(16)的下端连接，冲击头(15)最下部为半球形冲击头，在钻井过程中，钻井液的压能和冲击头弹簧(19)的压缩能使冲击头(15)向下运动冲击地层，当钻头出现振动时冲击头(15)可通过冲击头弹簧(19)的作用，将钻头的振动能量吸收，与钻井液的压能相互制约，有效吸收钻头的振动，同时冲击头(15)可控制切削齿压入地层的深度，有效防止钻头的粘滑振动，较好的保护钻头和井下工具。