水平井自旋转脉冲内磨钻头

摘要

本发明公开了一种水平井自旋转脉冲内磨钻头。区别于常规PDC钻头，本发明加装了脉冲射流旋喷破岩装置、负压抽汲装置和岩屑内磨装置。脉冲射流旋喷破岩装置包括谐振管、下喷流道、自旋转喷嘴、刀翼；基于风琴管，通过激发液体共振产生高压脉冲射流，提高水力辅助破岩效率，通过自旋转喷嘴正向射流剪切拉伸破岩，侧向射流提供钻头自进力；负压抽汲装置包括反向高速流道、抽汲腔，基于射流泵，凭借反向射流高速特性在抽汲腔形成负压，抽汲岩屑上返，减小压持效应；岩屑内磨装置包括混合腔、喉道、加速腔、内磨腔、内磨体、旁通和扩散腔，基于颗粒‑颗粒和颗粒‑内磨体之间的高压作用力、水楔效应粉碎岩屑，利于携岩，清除岩屑床。

主权项

一种新型水平井自旋转脉冲内磨钻头，其特征在于在常规PDC钻头的基础上加装了脉冲射流旋喷破岩装置、负压抽汲装置和岩屑内磨装置：所述的脉冲射流旋喷破岩装置包括谐振管、下喷流道、自旋转喷嘴、刀翼，谐振管由钻井液流道、进给腔、谐振腔、谐振管出口与分流区组成；谐振管各部分依次相互对接连通，分流区出口与反向高速流道、下喷流道相连通；钻井液流道、进给腔、谐振腔、谐振管出口和分流区均为共轴圆柱形构造；进给腔管径是钻井液流道的1.2倍，谐振腔管径是流道的0.8倍，谐振管出口管径是流道的0.5倍，分流区管径是流道的2倍；下喷流道与分流区相连通，出口在钻头端部，其中均布安装有3个自旋转喷嘴；所述的负压抽汲装置包括反向高速流道、抽汲腔；反向高速流道与分流区出口相连通，出口在混合腔；抽汲腔与钻头端部排屑槽相连通，出口在混合腔；所述的岩屑内磨装置包括混合腔、喉道、加速腔、内磨腔、内磨体、旁通和扩散腔；混合腔外侧与抽汲腔、反向高速流道相连通，内侧与喉道对接连通；喉道与加速腔对接连通，为圆柱形构造，管径为加速腔管径的0.5倍；内磨腔与加速腔相连通，两者轴线呈138°夹角，加速腔为圆柱形构造，内磨腔为棱柱形构造，内磨腔横截面为加速腔圆形截面的外接正六边形；内磨体附于内磨腔内壁，正对加速腔出口；旁通和扩散腔与内磨腔相连通，均为圆柱形构造，旁通与内磨腔共轴线，扩散腔轴线与内磨腔轴线呈138°夹角。