CN104329028B - 分体式内喷射反循环旋冲钻头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分体式内喷射反循环旋冲钻头，是由反循环钻头体、下接头、砧座、逆止阀、回程弹簧、复位弹簧、逆止阀O型密封圈、下接头O型密封圈组成，钻头采用分体式结构，砧座下端装配带齿的中央堵头，反循环钻头体可更换为挤密钻头。钻头采用分体式结构，结构合理、紧凑、便于更换，加工方便、成本低；多种钻进工艺快速切换：增加带齿的中央堵头，可实现正循环钻进；更换钻头体，可实现挤密钻进；内引射流道，一方面能有效的冷却钻头齿，另一方面能形成良好的反循环流场，增强了吸附碎渣的能力；钻齿镶嵌在不同的圆周上，并且不同圆周上的钻齿交错布置，这使得钻头体破碎岩石效率提高，也降低了钻齿的磨损；可实现双向冲击，方便提钻。
Description
技术领域
本发明涉及一种分体式内喷射反循环旋冲钻头。
背景技术
石油面临着资源的匮乏，从而使勘探、取样、开采要求不断提高，现有的反循环冲击器钻头多采用整体式结构，钻进工艺单一，对复杂地层需要更换不同的整套冲击器，钻进效率低， 易塌孔、埋钻，由于配气孔道不合理，钻齿冷却效果差，导致空气反循环流场吸渣效果差，钻头整体式结构加工工艺复杂、成本高，冲击碎岩效果欠佳。
发明内容
本发明的目的是要解决上述现有反循环冲击器钻头存在的问题，而提供一种分体式内喷射反循环旋冲钻头。本发明钻头采用分体式结构，能多种钻进工艺快速切换，碎岩效率高、钻头冷却效果好、传功结构合理、便于拆装、提高钻进效率和排屑能力，解决了卡钻、蹩钻和埋钻问题。
本发明是由反循环钻头体、下接头、砧座、逆止阀、回程弹簧、复位弹簧、逆止阀O型密封圈、下接头O型密封圈组成，钻头采用分体式结构，砧座下端装配带齿的中央堵头，反循环钻头体可更换为挤密钻头。反循环钻头体上端面均布有六条导气槽与45°内引射流道贯通，反循环钻头体内部设有与砧座连接的螺纹孔，螺纹孔底部有退刀槽，45°内引射流道在反循环钻头体端面上镶嵌有六个边齿，以六个边齿所在的圆周为基准，在3/4的圆周上均布镶嵌有三个外分布齿，在1/2的圆周上均布镶嵌有三个内分布齿，在1/4的圆周上均布镶嵌有三个内齿；内齿为锥齿，边齿、外分布齿和内分布齿为圆柱齿，不同圆周上的相邻齿成交错排布；下接头前端设有七个密封圈沟槽，下接头中间内部设有八个半圆形配气通道，下接头上端内部设有与砧座连接的第一花键，第一花键的齿数为八个，下接头上端外圆上设有与冲击器连接的第一螺纹，砧座下端设有与反循环钻头体相连接的第二螺纹，砧座中心通道下端设有第三螺纹，砧座上端设有与下接头连接的第二花键，第二花键的齿数为八个。逆止阀位于反循环钻头体与下接头形成的空腔内，逆止阀设有与下接头配合的斜面，斜面上加工有O型密封圈沟槽。
本发明具体工作方式：
反循环钻进时，高压空气通过下接头与砧座花键连接的空隙，进入钻头内部，顶开逆止阀，高压空气通过钻头体的导气槽进入反循环钻头体，冷却边齿，随后空气经过45°内引射流道进入砧座中心孔道，形成反循环流场，由于卷吸作用，能将孔底岩渣屑吸入砧座的中心孔道，进入冲击器中心孔道，最后排到地表。与此同时，下接头与砧座的花键能够传递回转扭矩，形成高效的冲击回转钻进。空压机停止时，复位弹簧将逆止阀复位，使逆止阀的斜面与下接头台阶紧密贴合，能防止岩渣屑进入冲击器。提钻时，回程弹簧能使砧座连同反循环钻头体复位，确保冲击器活塞有效冲击，以实现反向冲击，防止埋钻。
正循环钻进时，在砧座下端安装带齿的中央堵头，此时高压空气由内引射流道进入反循环钻头体中心孔道，由钻具与钻孔之间的空隙排到地表，实现正循环钻进。
挤密钻进时，更换挤密钻头体，高压空气流向与反循环钻进相同，但不排出岩渣屑，实现挤密钻进。
本发明的有益效果：
1、钻头采用分体式结构，结构合理、紧凑、便于更换，加工方便、成本低。
2、多种钻进工艺快速切换：增加带齿的中央堵头，可实现正循环钻进；更换钻头体，可实现挤密钻进。
3、内引射流道，一方面能有效的冷却钻头齿，另一方面能形成良好的反循环流场，增强了吸附碎渣的能力。
4、钻齿镶嵌在不同的圆周上，并且不同圆周上的钻齿交错布置，这使得钻头体破碎岩石效率提高，也降低了钻齿的磨损。
5、可实现双向冲击，方便提钻。
附图说明
图1是本发明的剖视示意图。
图2是本发明的反循环钻头体剖视示意图。
图3是图2的左视图。
图4是本发明的下接头剖视示意图。
图5是图4的左视图。
图6是图4的截面图。
图7是本发明的砧座立体示意图。
图8是本发明的逆止阀结构示意图。
图9为本发明正循环钻进时工作示意图。
图10为本发明挤密钻进时工作示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图8所示，本实施例是由反循环钻头体I、下接头II、砧座III、逆止阀IV、回程弹簧Ⅴ、复位弹簧Ⅵ、逆止阀O型密封圈Ⅶ、下接头O型密封圈Ⅷ组成，钻头采用分体式结构，砧座III下端装配带齿的中央堵头Ⅸ，反循环钻头体I可更换为挤密钻头Ⅹ。反循环钻头体I上端面均布有六条导气槽1与45°内引射流道2贯通，反循环钻头体I内部设有与砧座III连接的螺纹孔3，螺纹孔3底部有退刀槽4，45°内引射流道2在反循环钻头体I端面上镶嵌有六个边齿5，以六个边齿5所在的圆周为基准，在3/4的圆周上均布镶嵌有三个外分布齿6，在1/2的圆周上均布镶嵌有三个内分布齿7，在1/4的圆周上均布镶嵌有三个内齿8；内齿8为锥齿，边齿5、外分布齿6和内分布齿7为圆柱齿，不同圆周上的相邻齿成交错排布；下接头II前端设有七个密封圈沟槽21，下接头II中间内部设有八个半圆形配气通道22，下接头II上端内部设有与砧座III连接的第一花键23，第一花键23的齿数为八个，下接头II上端外圆上设有与冲击器连接的第一螺纹24，砧座III下端设有与反循环钻头体I相连接的第二螺纹31，砧座III中心通道下端设有第三螺纹32，砧座III上端设有与下接头II连接的第二花键33，第二花键33的齿数为八个。逆止阀IV位于反循环钻头体I与下接头II形成的空腔内，逆止阀IV设有与下接头II配合的斜面41，斜面41上加工有O型密封圈沟槽42。
本发明具体工作方式如图1、图9和图10所示：
反循环钻进时，如图1所示，高压空气通过下接头II与砧座III花键连接的空隙，进入钻头内部，顶开逆止阀IV，高压空气通过钻头体I的导气槽1进入反循环钻头体I，冷却边齿5，随后空气经过45°内引射流道2进入砧座III中心孔道，形成反循环流场，由于卷吸作用，能将孔底岩渣屑吸入砧座III的中心孔道，进入冲击器中心孔道，最后排到地表。与此同时，下接头II与砧座III的花键能够传递回转扭矩，形成高效的冲击回转钻进。空压机停止时，复位弹簧Ⅵ将逆止阀IV复位，使逆止阀IV的斜面42与下接头II台阶紧密贴合，能防止岩渣屑进入冲击器。提钻时，回程弹簧Ⅴ能使砧座III连同反循环钻头体I复位，确保冲击器活塞有效冲击，以实现反向冲击，防止埋钻。
正循环钻进时，如图9所示，在砧座III下端安装带齿的中央堵头Ⅸ，此时高压空气由内引射流道2进入反循环钻头体I中心孔道，由钻具与钻孔之间的空隙排到地表，实现正循环钻进。
挤密钻进时，如图10所示，更换挤密钻头体Ⅹ，高压空气流向与反循环钻进相同，但不排出岩渣屑，实现挤密钻进。
Claims (2)
1.一种分体式内喷射反循环旋冲钻头，其特征在于：是由反循环钻头体（I）、下接头（II）、砧座（III）、逆止阀（IV）、回程弹簧（Ⅴ）、复位弹簧（Ⅵ）、逆止阀O型密封圈（Ⅶ）、下接头O型密封圈（Ⅷ）组成，钻头采用分体式结构，砧座（III）下端装配带齿的中央堵头（Ⅸ），反循环钻头体（I）上端面均布有六条导气槽（1）与45°内引射流道（2）贯通，反循环钻头体（I）内部设有与砧座（III）连接的螺纹孔（3），螺纹孔（3）底部有退刀槽（4），45°内引射流道（2）在反循环钻头体（I）端面上镶嵌有六个边齿（5），以六个边齿（5）所在的圆周为基准，在3/4的圆周上均布镶嵌有三个外分布齿（6），在1/2的圆周上均布镶嵌有三个内分布齿（7），在1/4的圆周上均布镶嵌有三个内齿（8）；内齿（8）为锥齿，边齿（5）、外分布齿（6）和内分布齿（7）为圆柱齿，不同圆周上的相邻齿成交错排布；下接头（II）前端设有七个密封圈沟槽（21），下接头（II）中间内部设有八个半圆形配气通道（22），下接头（II）上端内部设有与砧座（III）连接的第一花键（23），第一花键（23）的齿数为八个，下接头（II）上端外圆上设有与冲击器连接的第一螺纹（24），砧座（III）下端设有与反循环钻头体（I）相连接的第二螺纹（31），砧座（III）中心通道下端设有第三螺纹（32），砧座（III）上端设有与下接头（II）连接的第二花键（33），第二花键（33）的齿数为八个；逆止阀（IV）位于反循环钻头体（I）与下接头（II）形成的空腔内，逆止阀（IV）设有与下接头（II）配合的斜面（41），斜面（41）上加工有O型密封圈沟槽（42）。
2.根据权利要求1所述的一种分体式内喷射反循环旋冲钻头，其特征在于：所述的反循环钻头体（I）可更换为挤密钻头（Ⅹ）。
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