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CN109025831A - 基于射流技术的混合动力pdc钻头 - Google Patents

基于射流技术的混合动力pdc钻头 Download PDF

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CN109025831A
CN109025831A CN201811056685.6A CN201811056685A CN109025831A CN 109025831 A CN109025831 A CN 109025831A CN 201811056685 A CN201811056685 A CN 201811056685A CN 109025831 A CN109025831 A CN 109025831A
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drill
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刘忠
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China University of Petroleum Beijing
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China University of Petroleum Beijing
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Abstract

本发明为一种基于射流技术的混合动力PDC钻头,包括钻头本体,钻头本体的一端设置多个钻井液喷嘴,钻头本体的一端设置至少两个钻头刀翼,钻头刀翼能随钻头本体同向旋转机械切削岩层,钻头本体的一端设置至少两个射流动力刀头,射流动力刀头和钻头刀翼沿周向均匀交错设置,射流动力刀头上沿周向均匀间隔设置多个刀头刀翼,各刀头刀翼的一侧分别设置射流喷嘴,射流动力刀头能随钻头本体同向周转且能在高压射流推动下反向自转,各刀头刀翼能二次冲击磨削岩层且射流喷嘴产生的高压射流能喷射破碎岩层。该钻头能在复杂多变地层下实现机械与水力交叉式破岩,提高了钻头对各种地层的适应性,提高破岩效率,缩短钻井周期,降低钻井成本,提高勘探开发效益。

Description

基于射流技术的混合动力PDC钻头
技术领域
本发明涉及钻井技术领域,尤其涉及一种基于射流技术的混合动力PDC钻头。
背景技术
随着石油勘探开发力度的加大,各种复杂地质地层下井的钻探工作量呈现出逐年上升的趋势。但是,在对复杂多变的岩层钻井地过程中遇到了诸多问题,由于岩层具有多变复杂性,在钻进过程中针对特定岩层的钻头不能很好适应多变的岩层,导致破岩效果的波动性,不但增加了钻井周期,而且加快了钻头的磨损。从而导致了延误工期,同时也加大钻井成本,亟需新的钻井技术来提高钻井速度,缩短钻井周期,提高勘探开发效益。
由此,本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践,提出一种基于射流技术的混合动力PDC钻头,以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于射流技术的混合动力PDC钻头,克服现有技术中存在的复杂地层中钻头适应性差、钻井周期长、钻井速度受限和钻井成本高等问题,该钻头能在复杂多变地层下实现机械与水力交叉式破岩,提高了钻头对各种地层的适应性,提高破岩效率,缩短钻井周期,降低钻井成本,提高勘探开发效益。
本发明的目的是这样实现的,一种基于射流技术的混合动力PDC钻头,包括钻头本体,所述钻头本体内沿轴向设置钻井液流道孔,所述钻头本体的一端设置至少4个与所述钻井液流道孔连通的钻井液喷嘴,所述钻头本体的一端呈径向对称设置至少两个钻头刀翼,所述钻头刀翼能随所述钻头本体同向旋转机械切削岩层,所述钻头本体的一端还呈径向对称设置至少两个射流动力刀头,所述射流动力刀头和所述钻头刀翼的数量相同且所述射流动力刀头和所述钻头刀翼沿周向均匀交错设置,所述射流动力刀头上沿周向均匀间隔设置多个刀头刀翼,各所述刀头刀翼的周向一侧分别设置能产生高压射流的射流喷嘴,所述射流动力刀头能随所述钻头本体同向周转且能在高压射流推动下反向自转,各所述刀头刀翼能二次冲击磨削岩层且所述射流喷嘴产生的高压射流能喷射破碎岩层。
在本发明的一较佳实施方式中,各所述刀头刀翼的圆周侧壁上设置多个侧锥形齿,各所述刀头刀翼的端面上位于周向同一侧设置楔形齿组,所述楔形齿组的周向一侧设置端锥形齿。
在本发明的一较佳实施方式中,所述楔形齿组包括多个沿径向间隔设置的楔形齿,呈径向对称的两个所述刀头刀翼上的端锥形齿和楔形齿的数量呈相同设置。
在本发明的一较佳实施方式中,所述钻头本体内沿轴向设置钻井液流道孔,各所述射流喷嘴的喷射角度能调整,各所述射流喷嘴能与所述钻井液流道孔连通。
在本发明的一较佳实施方式中,所述钻头刀翼的数量为2个,所述射流动力刀头的数量为2个,所述钻头本体内沿轴向设置钻井液流道孔,所述钻头本体的一端设置4个与所述钻井液流道孔连通的钻井液喷嘴,设定一个钻头刀翼与相邻的一个射流动力刀头构成一个切削组,所述钻头本体的一端位于各切削组中钻头刀翼与射流动力刀头之间的位置设置一所述钻井液喷嘴,所述钻头本体的一端位于各切削组中钻头刀翼的排屑槽处设置一所述钻井液喷嘴,各所述钻井液喷嘴沿周向均匀间隔设置。
在本发明的一较佳实施方式中,所述钻头本体内沿轴向设置钻井液流道孔,各所述射流动力刀头内沿轴向设置能与所述钻井液流道孔连通的射流通道孔,各所述射流喷嘴与所述射流通道孔连通设置。
在本发明的一较佳实施方式中,所述钻头本体的一端自端部向内设有多个呈径向对称设置的安装孔,各所述安装孔内分别转动安装有一中空的转动连接结构,各所述转动连接结构的一端能拆卸连接一所述射流动力刀头,所述射流动力刀头的射流通道孔通过所述转动连接结构的内腔与所述钻井液流道孔连通。
在本发明的一较佳实施方式中,所述转动连接结构包括顺序套设于所述安装孔内的第一硬质合金径向轴承、推力轴承组和第二硬质合金径向轴承,所述第一硬质合金径向轴承、所述推力轴承组和所述第二硬质合金径向轴承内转动套设连接轴,所述连接轴内沿轴向设置能与所述射流通道孔和所述钻井液流道孔连通的流体过孔,所述流体过孔的一端密封连通设置所述射流动力刀头。
在本发明的一较佳实施方式中,所述安装孔的开口端设有直径呈增大设置的第一台阶部,所述安装孔内沿轴向间隔设有直径呈减小设置的第二台阶部和第三台阶部;
所述第一硬质合金径向轴承的外圈的一端设置直径呈增大设置的第一凸环部,所述第一凸环部的端面顶抵于所述第一台阶部上且所述第一凸环部固定连接于所述第一台阶部上,所述第一硬质合金径向轴承的内圈套设于所述连接轴上;所述第二硬质合金径向轴承的外圈的一端设置直径呈增大设置的第二凸环部,所述第二凸环部的端面顶抵于所述第三台阶部上且所述第二凸环部固定连接于所述第三台阶部上,所述第二硬质合金径向轴承的内圈套设于所述连接轴上;所述推力轴承组的外圈套设于所述安装孔内且所述推力轴承组的外圈两端轴向顶抵于所述第一硬质合金径向轴承的外圈和所述第二台阶部上,所述推力轴承组的内圈套设于所述连接轴上;所述连接轴上位于所述第一硬质合金径向轴承和所述推力轴承组之间套设第一轴向挡圈,所述第一轴向挡圈能轴向止挡所述第一硬质合金径向轴承的内圈;所述连接轴上位于所述推力轴承组和所述第二硬质合金径向轴承之间套设第二轴向挡圈,所述第二轴向挡圈能轴向止挡所述第二硬质合金径向轴承的内圈;所述连接轴远离所述射流动力刀头的一端外壁套设轴端挡环。
在本发明的一较佳实施方式中,所述连接轴上设置第一卡槽、第二卡槽和第三卡槽,所述第一轴向挡圈卡设于所述第一卡槽内,所述第二轴向挡圈卡设于所述第二卡槽内,所述轴端挡环卡设于所述第三卡槽内。
由上所述,本发明的基于射流技术的混合动力PDC钻头具有以下有益效果:
本发明的基于射流技术的混合动力PDC钻头中,针对不同特性岩层进行交错切削、磨削及射流冲击,钻头刀翼随钻头本体同向旋转机械切削岩层形成涡状沟痕,射流动力刀头以高压射流的反作用力为旋转动力,刀头刀翼反向自转沿垂直涡状沟痕方向二次冲击磨削岩层,同时旋转的高压射流对岩层产生水力冲击破碎及高效冲洗,实现了复杂地层内机械与水力交叉式破岩,极大提高了钻头对各种地层的适应性,提高破岩效率与清屑效果,缩短钻井周期,根本上延长了钻头使用寿命,降低了钻井成本,提高勘探开发效益。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释,并不限定本发明的范围。其中:
图1:为本发明的基于射流技术的混合动力PDC钻头的轴测图。
图2:为本发明的基于射流技术的混合动力PDC钻头的剖视图。
图3:为图2中Ⅰ处放大图。
图4:为本发明的基于射流技术的混合动力PDC钻头的底部结构示意图。
图5:为本发明的基于射流技术的混合动力PDC钻头拆除一个射流动力刀头后的底部结构示意图。
图6:为本发明的射流动力刀头示意图。
图中:
100、基于射流技术的混合动力PDC钻头;
1、钻头本体;
10、钻井液流道孔;11、钻井液喷嘴;
121、第一台阶部;122、第二台阶部;123、第三台阶部;
2、钻头刀翼;
3、射流动力刀头;
30、射流通道孔;
31、刀头刀翼;311、侧锥形齿;312、楔形齿;313、端锥形齿;
32、射流喷嘴;
33、连接轴;331、流体过孔;
41、第一硬质合金径向轴承;411、第一凸环部;
42、第二硬质合金径向轴承;421、第二凸环部;
43、推力轴承组;
44、第一轴向挡圈;
45、第二轴向挡圈;
46、轴端挡环;
5、橡胶垫。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本发明的具体实施方式。
如图1至图6所示,本发明提供一种基于射流技术的混合动力PDC钻头100,包括钻头本体1,钻头本体1的一端呈径向对称设置至少两个钻头刀翼2(钻头刀翼2的布置连接方式为现有技术,不再赘述),钻头刀翼2能随钻头本体1同向旋转机械切削岩层,钻头本体1的一端还呈径向对称设置至少两个射流动力刀头3,射流动力刀头3和钻头刀翼2的数量相同且射流动力刀头3和钻头刀翼2沿周向均匀交错设置,射流动力刀头3上沿周向均匀间隔设置多个刀头刀翼31,各刀头刀翼31的周向一侧分别设置能产生高压射流(流体经过射流喷嘴32时压力增高,能够喷射破碎岩层,称之为高压射流)的射流喷嘴32,射流动力刀头能随钻头本体同向周转且能在高压射流推动下反向(与钻头本体旋转方向相反,即钻头本体顺时针旋转,则射流动力刀头能逆时针自转)自转,各射流喷嘴32分别设置于各刀头刀翼31沿钻头本体旋转前进方向的周向一侧,以满足其产生的高压射流推动射流动力刀头反向自转。各刀头刀翼31能二次冲击磨削岩层且射流喷嘴产生的高压射流能喷射破碎岩层。
本发明的基于射流技术的混合动力PDC钻头中,针对不同特性岩层进行交错切削、磨削及射流冲击,钻头刀翼2随钻头本体1同向旋转机械切削岩层形成涡状沟痕,射流动力刀头3以高压射流的反作用力为旋转动力,刀头刀翼反向自转沿垂直涡状沟痕方向二次冲击磨削岩层,同时旋转的高压射流对岩层产生水力冲击破碎及高效冲洗,实现了复杂地层内机械与水力交叉式破岩,极大提高了钻头对各种地层的适应性,提高破岩效率与清屑效果,缩短钻井周期,根本上延长了钻头使用寿命,降低了钻井成本,提高勘探开发效益。
进一步,如图6所示,各刀头刀翼31的圆周侧壁上设置多个侧锥形齿311,各刀头刀翼31的端面上位于周向同一侧设置楔形齿组,楔形齿组的周向一侧设置端锥形齿313。各刀头刀翼31的端面上的端锥形齿313和楔形齿组可承受来自不同方向上的力,同时可对岩石进行不同方向上的冲击磨削;各刀头刀翼31的圆周侧壁上的侧锥形齿311,可对周边范围岩石进行冲击。
在本实施方式中,楔形齿组包括多个沿径向间隔设置的楔形齿312,呈径向对称的两个刀头刀翼31上的端锥形齿313和楔形齿312的数量呈相同设置,保证射流动力刀头3受力平衡,避免损伤。
进一步,如图2、图3所示,钻头本体1内沿轴向设置钻井液流道孔10,射流喷嘴32的喷射角度能调整,各射流喷嘴32能与钻井液流道孔10连通。在本发明的一具体实施例中,刀头刀翼31和射流喷嘴32的数量均为4个,4个射流喷嘴32沿射流动力刀头3周向均匀布置,根据需要和最佳效果对射流喷嘴32角度进行调整,满足射流动力刀头3自转需求以及岩层冲洗需求。高压钻井液流经射流喷嘴32进行高压射流,在4个射流喷嘴32的作用下,射流动力刀头3的周向产生反向高速扭转磨削破岩,同时旋转的高压射流液既对钻头底部进行高效清洗,又对岩石产生冲击破碎效果。
进一步,如图4、图5所示,在本发明的一具体实施例中,钻头刀翼2的数量为2个,射流动力刀头3的数量为2个,钻头本体1内沿轴向设置钻井液流道孔10,钻头本体1的一端设置至少4个与钻井液流道孔10连通的钻井液喷嘴11,设定一个钻头刀翼2与相邻的一个射流动力刀头3构成一个切削组,钻头本体1的一端位于各切削组中钻头刀翼与射流动力刀头之间的位置设置一钻井液喷嘴11,钻头本体1的一端位于各切削组中钻头刀翼2的排屑槽处设置一钻井液喷嘴11,各钻井液喷嘴11沿周向均匀间隔设置。
进一步,如图2、图3所示,钻头本体1内沿轴向设置钻井液流道孔10,各射流动力刀头3内沿轴向设置能与钻井液流道孔10连通的射流通道孔30,各射流喷嘴32与射流通道孔30连通设置。
进一步,钻头本体1的一端自端部向内设有多个呈径向对称设置的安装孔,各安装孔内分别转动安装有一中空的转动连接结构,各转动连接结构的一端能拆卸连接一射流动力刀头3,射流动力刀头3的射流通道孔30通过转动连接结构的内腔与钻井液流道孔10连通。在本实施方式中,各刀头刀翼31的端面上的端锥形齿313和楔形齿组的高度比钻头本体1上的钻头刀翼2的高度低2mm左右,使得钻压主要由钻头本体1上的钻头刀翼2承受,从而防止射流动力刀头3与钻头本体1的转动连接结构过早损坏。
进一步,如图2、图3所示,转动连接结构包括顺序套设于安装孔内的第一硬质合金径向轴承41(可简称第一TC轴承)、推力轴承组43和第二硬质合金径向轴承42(可简称第一TC轴承),第一硬质合金径向轴承41、推力轴承组43和第二硬质合金径向轴承42内转动套设连接轴33,连接轴33内沿轴向设置能与射流通道孔30和钻井液流道孔10连通的流体过孔331,流体过孔331的一端密封连通设置射流动力刀头3。在本实施方式中,流体过孔331的一端设置锥形螺纹孔,射流动力刀头3上设置能密封连接于锥形螺纹孔内的锥形连接柱。
在本实施方式中,如图2、图3所示,安装孔的开口端设有直径呈增大设置的第一台阶部121,安装孔内沿轴向间隔设有直径呈减小设置的第二台阶部122和第三台阶部123;
第一硬质合金径向轴承41的外圈的一端设置直径呈增大设置的第一凸环部411,第一凸环部411的端面顶抵于第一台阶部121上且第一凸环部411固定连接于第一台阶部121上,在本发明的一具体实施例中,第一凸环部411通过螺钉紧固于第一台阶部121上,实现第一硬质合金径向轴承41的外圈轴向和周向固定;第一硬质合金径向轴承41的内圈套设于连接轴33上;
第二硬质合金径向轴承42的外圈的一端设置直径呈增大设置的第二凸环部421,第二凸环部421的端面顶抵于第三台阶部123上且第二凸环部421固定连接于第三台阶部123上,在本发明的一具体实施例中,第二凸环部421通过螺钉紧固于第三台阶部123上,实现第二硬质合金径向轴承42的外圈轴向和周向固定;第二硬质合金径向轴承42的内圈套设于连接轴33上;
推力轴承组43的外圈套设于安装孔内且推力轴承组43的外圈两端轴向顶抵于第一硬质合金径向轴承41的外圈和第二台阶部122上,实现推力轴承组43的外圈固定,推力轴承组43的内圈套设于连接轴33上;连接轴33上位于第一硬质合金径向轴承41和推力轴承组43之间套设第一轴向挡圈44,第一轴向挡圈44能轴向止挡第一硬质合金径向轴承41的内圈;连接轴33上位于推力轴承组43和第二硬质合金径向轴承42之间套设第二轴向挡圈45,第二轴向挡圈45能轴向止挡第二硬质合金径向轴承42的内圈;连接轴33远离射流动力刀头3的一端外壁套设轴端挡环46。在本实施方式中,连接轴33上设置第一卡槽、第二卡槽和第三卡槽,第一轴向挡圈44卡设于第一卡槽内,第二轴向挡圈45卡设于第二卡槽内,轴端挡环46卡设于第三卡槽内。第一轴向挡圈44、第二轴向挡圈45和推力轴承组43组成连接轴33的轴向限位结构;轴端挡环46能防止第二硬质合金径向轴承42的内圈脱落。
进一步,第一硬质合金径向轴承41外圈的第一凸环部411与第一台阶部121之间设置橡胶垫5,防止大颗粒泥沙进入第一硬质合金径向轴承41,同时少量的泥浆和钻井液可由第一硬质合金径向轴承41外圈和内圈配合的间隙进入第一硬质合金径向轴承41内部,实现润滑的效果。
使用本发明的基于射流技术的混合动力PDC钻头100钻进复杂地层时,设定主轴(现有技术,内部中空,钻头密封连通于主轴底部)沿逆时针方向转动,主轴带动钻头本体1逆时针转动,钻头刀翼2随钻头本体1逆时针转动,且射流动力刀头3随钻头本体1逆时针公转,钻头刀翼2随钻头本体1逆时针转动时机械切削岩层形成涡状沟痕;启动主轴转动的同时,向主轴内腔(现有技术)注入钻井液,钻井液自主轴内腔流向钻井液流道孔10,部分钻井液经钻井液喷嘴11流出钻头本体1,实现降温、清洗作用;另一部分钻井液经连接轴33上的流体过孔331、射流动力刀头3上的射流通道孔30及射流喷嘴32形成朝向逆时针方向的高压射流,在高压射流作用下,射流动力刀头3产生顺时针方向的周向高速动力,射流动力刀头3随钻头本体1逆时针公转的同时进行顺时针的自转,射流动力刀头3的刀头刀翼沿垂直涡状沟痕方向二次冲击磨削岩层,同时旋转的高压射流对岩层产生水力冲击破碎及高效冲洗,实现了复杂地层内机械与水力交叉式破岩。
由上所述,本发明的基于射流技术的混合动力PDC钻头具有以下有益效果:
本发明的基于射流技术的混合动力PDC钻头中,针对不同特性岩层进行交错切削、磨削及射流冲击,钻头刀翼随钻头本体同向旋转机械切削岩层形成涡状沟痕,射流动力刀头以高压射流的反作用力为旋转动力,刀头刀翼反向自转沿垂直涡状沟痕方向二次冲击磨削岩层,同时旋转的高压射流对岩层产生水力冲击破碎及高效冲洗,实现了复杂地层内机械与水力交叉式破岩,极大提高了钻头对各种地层的适应性,提高破岩效率与清屑效果,缩短钻井周期,根本上延长了钻头使用寿命,降低了钻井成本,提高勘探开发效益。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式,并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员,在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改,均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种基于射流技术的混合动力PDC钻头,包括钻头本体,其特征在于,所述钻头本体的一端呈径向对称设置至少两个钻头刀翼,所述钻头刀翼能随所述钻头本体同向旋转机械切削岩层,所述钻头本体的一端还呈径向对称设置至少两个射流动力刀头,所述射流动力刀头和所述钻头刀翼的数量相同且所述射流动力刀头和所述钻头刀翼沿周向均匀交错设置,所述射流动力刀头上沿周向均匀间隔设置多个刀头刀翼,各所述刀头刀翼的周向一侧分别设置能产生高压射流的射流喷嘴,所述射流动力刀头能随所述钻头本体同向周转且能在高压射流推动下反向自转,各所述刀头刀翼能二次冲击磨削岩层且所述射流喷嘴产生的高压射流能喷射破碎岩层。
2.如权利要求1所述的基于射流技术的混合动力PDC钻头,其特征在于,各所述刀头刀翼的圆周侧壁上设置多个侧锥形齿,各所述刀头刀翼的端面上位于周向同一侧设置楔形齿组,所述楔形齿组的周向一侧设置端锥形齿。
3.如权利要求2所述的基于射流技术的混合动力PDC钻头,其特征在于,所述楔形齿组包括多个沿径向间隔设置的楔形齿,呈径向对称的两个所述刀头刀翼上的端锥形齿和楔形齿的数量呈相同设置。
4.如权利要求1所述的基于射流技术的混合动力PDC钻头,其特征在于,所述钻头本体内沿轴向设置钻井液流道孔,各所述射流喷嘴的喷射角度能调整,各所述射流喷嘴能与所述钻井液流道孔连通。
5.如权利要求1至3任一项所述的基于射流技术的混合动力PDC钻头,其特征在于,所述钻头刀翼的数量为2个,所述射流动力刀头的数量为2个,所述钻头本体内沿轴向设置钻井液流道孔,所述钻头本体的一端设置4个与所述钻井液流道孔连通的钻井液喷嘴,设定一个钻头刀翼与相邻的一个射流动力刀头构成一个切削组,所述钻头本体的一端位于各切削组中钻头刀翼与射流动力刀头之间的位置设置一所述钻井液喷嘴,所述钻头本体的一端位于各切削组中钻头刀翼的排屑槽处设置一所述钻井液喷嘴,各所述钻井液喷嘴沿周向均匀间隔设置。
6.如权利要求1至3任一项所述的基于射流技术的混合动力PDC钻头,其特征在于,所述钻头本体内沿轴向设置钻井液流道孔,各所述射流动力刀头内沿轴向设置能与所述钻井液流道孔连通的射流通道孔,各所述射流喷嘴与所述射流通道孔连通设置。
7.如权利要求6所述的基于射流技术的混合动力PDC钻头,其特征在于,所述钻头本体的一端自端部向内设有多个呈径向对称设置的安装孔,各所述安装孔内分别转动安装有一中空的转动连接结构,各所述转动连接结构的一端能拆卸连接一所述射流动力刀头,所述射流动力刀头的射流通道孔通过所述转动连接结构的内腔与所述钻井液流道孔连通。
8.如权利要求7所述的基于射流技术的混合动力PDC钻头,其特征在于,所述转动连接结构包括顺序套设于所述安装孔内的第一硬质合金径向轴承、推力轴承组和第二硬质合金径向轴承,所述第一硬质合金径向轴承、所述推力轴承组和所述第二硬质合金径向轴承内转动套设连接轴,所述连接轴内沿轴向设置能与所述射流通道孔和所述钻井液流道孔连通的流体过孔,所述流体过孔的一端密封连通设置所述射流动力刀头。
9.如权利要求8所述的基于射流技术的混合动力PDC钻头,其特征在于,所述安装孔的开口端设有直径呈增大设置的第一台阶部,所述安装孔内沿轴向间隔设有直径呈减小设置的第二台阶部和第三台阶部;
所述第一硬质合金径向轴承的外圈的一端设置直径呈增大设置的第一凸环部,所述第一凸环部的端面顶抵于所述第一台阶部上且所述第一凸环部固定连接于所述第一台阶部上,所述第一硬质合金径向轴承的内圈套设于所述连接轴上;所述第二硬质合金径向轴承的外圈的一端设置直径呈增大设置的第二凸环部,所述第二凸环部的端面顶抵于所述第三台阶部上且所述第二凸环部固定连接于所述第三台阶部上,所述第二硬质合金径向轴承的内圈套设于所述连接轴上;所述推力轴承组的外圈套设于所述安装孔内且所述推力轴承组的外圈两端轴向顶抵于所述第一硬质合金径向轴承的外圈和所述第二台阶部上,所述推力轴承组的内圈套设于所述连接轴上;所述连接轴上位于所述第一硬质合金径向轴承和所述推力轴承组之间套设第一轴向挡圈,所述第一轴向挡圈能轴向止挡所述第一硬质合金径向轴承的内圈;所述连接轴上位于所述推力轴承组和所述第二硬质合金径向轴承之间套设第二轴向挡圈,所述第二轴向挡圈能轴向止挡所述第二硬质合金径向轴承的内圈;所述连接轴远离所述射流动力刀头的一端外壁套设轴端挡环。
10.如权利要求9所述的基于射流技术的混合动力PDC钻头,其特征在于,所述连接轴上设置第一卡槽、第二卡槽和第三卡槽,所述第一轴向挡圈卡设于所述第一卡槽内,所述第二轴向挡圈卡设于所述第二卡槽内,所述轴端挡环卡设于所述第三卡槽内。
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110067516A (zh) * 2019-05-22 2019-07-30 成都迪普金刚石钻头有限责任公司 一种快速冲击-刮切复合式破岩pdc钻头
CN110344766A (zh) * 2019-07-13 2019-10-18 邹城兖矿泰德工贸有限公司 超强破岩冲击器
CN110374518A (zh) * 2019-07-04 2019-10-25 立府精密机械有限公司 一种拒泥包聚晶金刚石钻头
CN111764831A (zh) * 2020-06-28 2020-10-13 中煤科工集团西安研究院有限公司 一种煤矿井高位定向钻进用pdc钻头
CN112160716A (zh) * 2020-10-27 2021-01-01 郭敏 勘探用加压射流钻具
CN112756083A (zh) * 2019-10-21 2021-05-07 中石化石油工程技术服务有限公司 一种钻井泥浆罐罐底清淤破碎头
CN113338808A (zh) * 2021-07-13 2021-09-03 中国石油大学(北京) 主动力旋切轮钻头
CN113944431A (zh) * 2021-12-20 2022-01-18 成都迪普金刚石钻头有限责任公司 一种水力辅助破岩pdc钻头及辅助破岩方法
CN114109257A (zh) * 2021-11-22 2022-03-01 湖南师范大学 一种水射流辅助滚刀钻井装置
CN114737887A (zh) * 2022-03-18 2022-07-12 西南石油大学 一种具有摆动喷嘴的钻头
CN115059398A (zh) * 2022-06-27 2022-09-16 中煤科工集团西安研究院有限公司 射流破岩旋转喷头、成孔钻具、连续钻孔系统及工控方法

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4444281A (en) * 1983-03-30 1984-04-24 Reed Rock Bit Company Combination drag and roller cutter drill bit
CN2119534U (zh) * 1992-04-02 1992-10-21 上海市石油化工机械技术研究所 组合式推力轴承
EP1096103A1 (en) * 1999-10-28 2001-05-02 Schlumberger Holdings Limited Drill-out bi-center bit
GB2328697B (en) * 1997-08-20 2002-03-27 Camco Internat Cutting structures for rotary drill bits
CN201221317Y (zh) * 2008-05-13 2009-04-15 中国石油大学(北京) 一种pdc钻头
CN102678052A (zh) * 2012-05-18 2012-09-19 西南石油大学 一种盘刀复合钻头
CN204827214U (zh) * 2015-07-31 2015-12-02 江汉石油钻头股份有限公司 一种传动轴防掉装置
CN205100884U (zh) * 2015-11-12 2016-03-23 中国石油大学(华东) 粒子射流冲击破岩钻头
CN105649539A (zh) * 2016-04-05 2016-06-08 武汉亿斯达工具有限公司 破碎锤复合切削pdc钻头
CN205349235U (zh) * 2016-02-22 2016-06-29 河北驰恒钻头制造有限公司 一种三刀翼双复合齿与三牙轮齿的组合钻头
CN105927160A (zh) * 2016-06-21 2016-09-07 宜昌神达石油机械有限公司 一种旋转射流pdc钻头
CN106121541A (zh) * 2016-08-27 2016-11-16 天津立林钻头有限公司 复合钻头
CN106285493A (zh) * 2016-10-24 2017-01-04 中国石油大学(北京) 水平井自旋转脉冲内磨钻头
CN106761423A (zh) * 2016-12-23 2017-05-31 中国石油大学(北京) 一种多功能高压水射流—pdc齿联合破岩实验钻头

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4444281A (en) * 1983-03-30 1984-04-24 Reed Rock Bit Company Combination drag and roller cutter drill bit
CN2119534U (zh) * 1992-04-02 1992-10-21 上海市石油化工机械技术研究所 组合式推力轴承
GB2328697B (en) * 1997-08-20 2002-03-27 Camco Internat Cutting structures for rotary drill bits
EP1096103A1 (en) * 1999-10-28 2001-05-02 Schlumberger Holdings Limited Drill-out bi-center bit
CN201221317Y (zh) * 2008-05-13 2009-04-15 中国石油大学(北京) 一种pdc钻头
CN102678052A (zh) * 2012-05-18 2012-09-19 西南石油大学 一种盘刀复合钻头
CN204827214U (zh) * 2015-07-31 2015-12-02 江汉石油钻头股份有限公司 一种传动轴防掉装置
CN205100884U (zh) * 2015-11-12 2016-03-23 中国石油大学(华东) 粒子射流冲击破岩钻头
CN205349235U (zh) * 2016-02-22 2016-06-29 河北驰恒钻头制造有限公司 一种三刀翼双复合齿与三牙轮齿的组合钻头
CN105649539A (zh) * 2016-04-05 2016-06-08 武汉亿斯达工具有限公司 破碎锤复合切削pdc钻头
CN105927160A (zh) * 2016-06-21 2016-09-07 宜昌神达石油机械有限公司 一种旋转射流pdc钻头
CN106121541A (zh) * 2016-08-27 2016-11-16 天津立林钻头有限公司 复合钻头
CN106285493A (zh) * 2016-10-24 2017-01-04 中国石油大学(北京) 水平井自旋转脉冲内磨钻头
CN106761423A (zh) * 2016-12-23 2017-05-31 中国石油大学(北京) 一种多功能高压水射流—pdc齿联合破岩实验钻头

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110067516B (zh) * 2019-05-22 2024-03-22 倪政敏 一种快速冲击-刮切复合式破岩pdc钻头
CN110067516A (zh) * 2019-05-22 2019-07-30 成都迪普金刚石钻头有限责任公司 一种快速冲击-刮切复合式破岩pdc钻头
CN110374518A (zh) * 2019-07-04 2019-10-25 立府精密机械有限公司 一种拒泥包聚晶金刚石钻头
CN110344766A (zh) * 2019-07-13 2019-10-18 邹城兖矿泰德工贸有限公司 超强破岩冲击器
CN110344766B (zh) * 2019-07-13 2022-03-11 邹城兖矿泰德工贸有限公司 超强破岩冲击器
CN112756083A (zh) * 2019-10-21 2021-05-07 中石化石油工程技术服务有限公司 一种钻井泥浆罐罐底清淤破碎头
CN111764831A (zh) * 2020-06-28 2020-10-13 中煤科工集团西安研究院有限公司 一种煤矿井高位定向钻进用pdc钻头
CN112160716B (zh) * 2020-10-27 2023-09-22 郭敏 勘探用加压射流钻具
CN112160716A (zh) * 2020-10-27 2021-01-01 郭敏 勘探用加压射流钻具
CN113338808A (zh) * 2021-07-13 2021-09-03 中国石油大学(北京) 主动力旋切轮钻头
CN114109257A (zh) * 2021-11-22 2022-03-01 湖南师范大学 一种水射流辅助滚刀钻井装置
CN114109257B (zh) * 2021-11-22 2022-09-27 湖南师范大学 一种水射流辅助滚刀钻井装置
CN113944431A (zh) * 2021-12-20 2022-01-18 成都迪普金刚石钻头有限责任公司 一种水力辅助破岩pdc钻头及辅助破岩方法
CN114737887A (zh) * 2022-03-18 2022-07-12 西南石油大学 一种具有摆动喷嘴的钻头
CN115059398A (zh) * 2022-06-27 2022-09-16 中煤科工集团西安研究院有限公司 射流破岩旋转喷头、成孔钻具、连续钻孔系统及工控方法
CN115059398B (zh) * 2022-06-27 2023-06-13 中煤科工集团西安研究院有限公司 射流破岩旋转喷头、成孔钻具、连续钻孔系统及工控方法

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