一種用於石油鑽井的金剛石鑽頭的製作方法
2023-05-09 08:25:26
專利名稱：一種用於石油鑽井的金剛石鑽頭的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於石油鑽井裝置領域，具體涉及一種用於石油鑽井的金剛石鑽頭。
背景技術：
一般石油鑽井用的金剛石鑽頭由鑽頭體、切削結構、保徑墊和水力結構等組成，鑽 頭的水力結構一般包括噴嘴和排屑槽。鑽頭在井底工作時，底層巖石在切削結構的作用下 被破碎成巖屑，然後水力結構利用鑽井液對井底以及切削齒進行清洗和冷卻，並將巖屑帶 至環空。為了提高金剛石鑽頭的機械鑽速，通常會把鑽頭的排屑槽設計得儘量的寬和深以 期獲得更大的排屑空間，使鑽出的巖屑能儘快的從鑽頭工作部分排出到環空中。但是這樣 的設計往往存在水力設計上的矛盾之處，一方面更深更寬的排屑槽雖然增大了排屑空間， 但是常規設計的鑽頭噴嘴孔卻是內陷於鑽頭排屑槽表面之下的，這樣排屑槽越深，噴嘴距 離井底就越遠，鑽井液射流能量就越不能得到充分利用。
實用新型內容本實用新型的目的是要提供一種新型的金剛石鑽頭，它具有改進了上述缺點的結 構特徵，在維持更大的排屑槽空間的前提下，同時可以使鑽頭更有效地利用鑽井液射流能量。本實用新型的目的是通過如下的技術方案實現的一種用於石油鑽井的金剛石鑽 頭，其包括鑽頭體、鑽頭排屑槽、切削齒、噴嘴座和噴嘴，其特徵在於鑽頭具有從鑽頭體上突 出並靠近井底的噴嘴座，所述噴嘴座為中空的孔結構，所述噴嘴座內部具有固定噴嘴的內 部結構，所述噴嘴座安裝在鑽頭排屑槽中靠近井底的位置上，所述噴嘴安裝在該噴嘴座內。其中，噴嘴座端面與鑽頭排屑槽本體表面的最大距離在5mm 150mm之間。其中，當使用螺紋固定的噴嘴時，噴嘴座內加工有用來固定噴嘴的噴嘴座內螺紋， 所述內螺紋與所述噴嘴的外螺紋相配合。其中，當使用非螺紋固定的噴嘴時，噴嘴座內部加工有用來放置軸向固定噴嘴的 元件的環形槽。其中，當使用非螺紋固定的噴嘴時，所述噴嘴座內部具有兩個環形槽，其中一個環 形槽用於放置密封元件，另一個靠近井底的環形槽用於放置具有彈性的金屬環，所述金屬 環用於將噴嘴端面擋住防止噴嘴從噴嘴座的孔內脫落。其中，噴嘴座內加工有用來放置密封元件的環形槽。其中，所述密封元件是橡膠密封圈。其中，所述鑽頭體上具有一個或多個噴嘴座。本實用新型的有益效果是通過充分靠近井底的噴嘴座內放置的噴嘴，可以使鑽 井液射流能量集中到井底鑽頭工作區域，從而實現對井底和切削齒更為有效地清洗冷卻。
圖1為實施本實用新型的立體示意圖。圖2為實施本實用新型所採用的噴嘴座內部結構示意圖。圖3為實施本實用新型所採用另一種非螺紋固定的噴嘴座結構的內部剖視圖。本實用新型的附圖編號為1-鑽頭體，2-排屑槽，3-切削齒，4-噴嘴座，5-噴嘴，6_噴嘴座的內螺紋，7_放置 密封元件的環形槽，8-放置軸向固定噴嘴的元件的環形槽。本實用新型所涉及的新型金剛石鑽頭由上述各部件組成。
以下結合附圖進一步說明本實用新型的具體實現方法。
具體實施方式
圖1是本實用新型的一種實施例的立體示意圖。該金剛石鑽頭，包括鑽頭體1、鑽 頭排屑槽2、切削齒3、噴嘴座4和噴嘴5，鑽頭1具有從鑽頭體上突出並靠近井底的噴嘴座 4，所述噴嘴座4為中空的孔結構，所述噴嘴座4內部具有固定噴嘴5的內部結構，所述噴嘴 座4安裝在鑽頭排屑槽2中靠近井底的位置上，所述噴嘴5安裝在該噴嘴座4內。在鑽頭 排屑槽2本體部分設計加工出突出其表面的圓柱形噴嘴座4，噴嘴座的材料可以是鋼材或 硬質合金等，其壁厚為5 15mm以保證具有足夠的強度，噴嘴座端面與鑽頭排屑槽2本體 表面的最大距離L可根據鑽頭的直徑大小和排屑槽2的深度的需要來加以確定，一般來說 可以在5 150mm範圍內得到一個較為理想的值。然後再在噴嘴座4內部加工出用來固定 噴嘴5的內部結構，將噴嘴5安裝在噴嘴座4裡面。圖2是本實用新型的一種噴嘴座結構的內部剖視圖。噴嘴座的內螺紋6與所選用 的噴嘴的外螺紋相配合，同時在噴嘴座孔下部設計有放置密封元件的環形槽7，預先把相應 尺寸的橡膠密封圈放入該槽內，然後將噴嘴旋入噴嘴座孔內並將密封圈壓緊。圖3為實施本實用新型所採用的另一種非螺紋固定的噴嘴座結構的內部剖視圖。 首先預先設計加工出放置密封元件的環形槽7和放置軸向固定噴嘴的元件的環形槽8，然 後預先把相應尺寸的橡膠密封圈放入放置密封元件的環形槽7內，再把非螺紋固定的噴嘴 放入噴嘴座孔內並將密封圈壓緊，再將一種具有彈性的金屬環放入放置軸向固定噴嘴的元 件的環形槽8內，利用金屬環將噴嘴端面擋住防止噴嘴從孔內脫落。本實用新型已參照附圖敘述如上，應當理解到，除已經本文說明或建議的內容外， 還可作其他的改進，然而仍屬本實用新型的範圍與精神。
權利要求一種用於石油鑽井的金剛石鑽頭，包括鑽頭體、鑽頭排屑槽、切削齒、噴嘴座和噴嘴，其特徵在於鑽頭具有從鑽頭體上突出並靠近井底的噴嘴座，所述噴嘴座為中空的孔結構，所述噴嘴座內部具有固定噴嘴的內部結構，所述噴嘴座安裝在鑽頭排屑槽中靠近井底的位置上，所述噴嘴安裝在該噴嘴座內。
2.如權利要求1所述之鑽頭，其特徵在於所述噴嘴座端面與鑽頭排屑槽本體表面的最 大距離在5mm 150mm之間。
3.如權利要求1-2任一所述之鑽頭，其特徵在於當使用螺紋固定的噴嘴時，噴嘴座內 加工有用來固定噴嘴的噴嘴座內螺紋，所述內螺紋與所述噴嘴的外螺紋相配合。
4.如權利要求1-2任一所述之鑽頭，其特徵在於當使用非螺紋固定的噴嘴時，噴嘴座 內部加工有用來放置軸向固定噴嘴的元件的環形槽。
5.如權利要求4所述之鑽頭，其特徵在於當使用非螺紋固定的噴嘴時，所述噴嘴座內 部具有兩個環形槽，其中一個環形槽用於放置密封元件，另一個靠近井底的環形槽用於放 置具有彈性的金屬環，所述金屬環用於將噴嘴端面擋住防止噴嘴從噴嘴座的孔內脫落。
6.如權利要求4所述之鑽頭，其特徵在於噴嘴座內加工有用來放置密封元件的環形槽。
7.如權利要求6所述之鑽頭，其特徵在於所述密封元件是橡膠密封圈。
8.如權利要求7所述之鑽頭，其特徵在於所述鑽頭體上具有一個或多個噴嘴座。
專利摘要本實用新型提供了一種用於石油鑽井的金剛石鑽頭，包括鑽頭體、鑽頭排屑槽、切削齒、噴嘴座和噴嘴，鑽頭具有從鑽頭體上突出並靠近井底的噴嘴座，所述噴嘴座為中空的孔結構，所述噴嘴座內部具有固定噴嘴的內部結構，所述噴嘴座安裝在鑽頭排屑槽中靠近井底的位置上，所述噴嘴安裝在該噴嘴座內。這種鑽頭的水力結構由噴嘴座、噴嘴、排屑槽等組成。噴嘴座距離井底較近，將噴嘴安裝在噴嘴座內可以使從噴嘴噴射出的鑽井液射流能量更為集中到井底區域，從而取得更好的對井底進行清洗以及對切削齒的清洗冷卻效果。
文檔編號E21B10/46GK201763253SQ201020224250
公開日2011年3月16日 申請日期2010年6月12日 優先權日2010年6月12日
發明者張建平 申請人:武漢億斯達工具有限公司