發(fā)汗冷卻pdc鉆頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明有關(guān)于一種PDC鉆頭，尤其有關(guān)于一種自掩埋鉆探領(lǐng)域中應(yīng)用的發(fā)汗冷卻PDC鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]自掩埋鉆井是先由鉆頭破碎巖石，再經(jīng)過機(jī)械裝置將巖肩帶到井筒上部壓實(shí)，實(shí)現(xiàn)邊鉆井邊掩埋的鉆井新技術(shù)。相對于現(xiàn)有的鉆井技術(shù)，自掩埋鉆井具有無鉆機(jī)、無鉆井液、無污染、自動掩埋的特點(diǎn)。鉆頭作為自掩埋鉆井的破巖工具，切削齒的冷卻是非常突出和急需解決的難題。在自掩埋鉆井過程中鉆頭切削齒干鉆井底巖石，切削齒的溫度會迅速急劇升高，由于沒有鉆井液冷卻，當(dāng)溫度達(dá)到一定高溫時切削齒磨損速度大大加快，甚至失效，鉆頭壽命則大大降低。常規(guī)鉆井中，鉆頭切削齒是由循環(huán)的鉆井液實(shí)現(xiàn)冷卻的，通過鉆井液的快速流動，帶走切削齒的熱量，降低切削齒溫度，提高鉆頭壽命。因此，常規(guī)鉆井的鉆頭不適合自掩埋鉆井。
[0003]因此，有必要提供一種新的PDC鉆頭，來克服上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)汗冷卻PDC鉆頭，可應(yīng)用在無鉆井液的自掩埋鉆井中，其切削齒可有效擴(kuò)散熱量，降低切削齒溫度，提高PDC鉆頭的使用壽命。
[0005]本發(fā)明的上述目的可采用下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0006]本發(fā)明提供一種發(fā)汗冷卻PDC鉆頭，其包括:
[0007]鉆頭本體，其內(nèi)設(shè)有沿軸向貫通的通孔，所述鉆頭本體上開設(shè)有環(huán)形的儲存腔，所述儲存腔內(nèi)設(shè)有活塞；
[0008]多個刀翼，其沿圓周方向等間隔連接在所述鉆頭本體的端部，所述刀翼內(nèi)設(shè)有冷卻介質(zhì)流道，所述冷卻介質(zhì)流道與所述儲存腔相連通，所述刀翼的一側(cè)并排設(shè)有多個切削齒，所述切削齒上設(shè)有多個發(fā)汗通孔，所述發(fā)汗通孔與所述冷卻介質(zhì)流道相連通。
[0009]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述發(fā)汗通孔的直徑為200 μπι?400 μm。
[0010]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述發(fā)汗通孔與所述切削齒的軸線之間的夾角為25°?50。。
[0011]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述切削齒為圓柱體形，其外表面貼設(shè)有聚晶金剛石層。
[0012]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述活塞與所述儲存腔的內(nèi)壁之間設(shè)有導(dǎo)向套。
[0013]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述活塞與所述儲存腔的內(nèi)壁之間設(shè)有擋圈和密封圈。
[0014]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述鉆頭本體遠(yuǎn)離所述刀翼的一端形成有連接頭，所述連接頭上開設(shè)有軸向的進(jìn)油孔，所述進(jìn)油孔與所述儲存腔相連通。
[0015]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述鉆頭本體內(nèi)設(shè)有連通孔，所述儲存腔通過所述連通孔與所述冷卻介質(zhì)流道相連通。
[0016]本發(fā)明的發(fā)汗冷卻roc鉆頭的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)是:該發(fā)汗冷卻roc鉆頭，當(dāng)切削齒溫度很高需要冷卻時，通過向儲存腔的注油腔充入液壓油，使得注油腔壓力增大，活塞移動，使儲存腔的冷卻介質(zhì)儲存腔中的冷卻介質(zhì)通過發(fā)汗通孔流出，實(shí)現(xiàn)對切削齒的發(fā)汗冷卻；當(dāng)切削齒溫度下降到一定溫度不需要冷卻時，停止向注油腔內(nèi)充入液壓油，注油腔壓力減小并消失，因發(fā)汗通孔直徑很小，在無外界壓力下冷卻介質(zhì)無法在發(fā)汗通孔中自行流動，由此一來，既可大大減少冷卻介質(zhì)的流失，又能有效控制切削齒的溫度，還能提高PDC鉆頭的使用壽命，該發(fā)汗冷卻PDC鉆頭能夠克服現(xiàn)有鉆頭存在的缺點(diǎn)，滿足自掩埋鉆井對鉆頭切削齒的冷卻要求。
【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1為本發(fā)明的發(fā)汗冷卻PDC鉆頭的立體圖。
[0019]圖2為本發(fā)明的發(fā)汗冷卻PDC鉆頭的半剖視圖。
[0020]圖3為本發(fā)明的發(fā)汗冷卻PDC鉆頭的切削齒的立體圖。
[0021]圖4為本發(fā)明的發(fā)汗冷卻PDC鉆頭的切削齒的剖面圖。
[0022]圖5為本發(fā)明的發(fā)汗冷卻PDC鉆頭連接的液壓系統(tǒng)的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0024]如圖1及圖2所示，本發(fā)明提供一種發(fā)汗冷卻F1DC鉆頭(Polycrystalline DiamondCompact bit，聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭)，其包括鉆頭本體I和多個刀翼2，其中:鉆頭本體I內(nèi)設(shè)有沿軸向貫通的通孔11，所述鉆頭本體I上開設(shè)有環(huán)形的儲存腔12，所述儲存腔12內(nèi)設(shè)有活塞121 ;多個刀翼2沿圓周方向等間隔連接在所述鉆頭本體I的端部，所述刀翼2內(nèi)設(shè)有冷卻介質(zhì)流道21，所述冷卻介質(zhì)流道21與所述儲存腔12相連通，所述刀翼2的一側(cè)并排設(shè)有多個切削齒22，所述切削齒22上設(shè)有多個發(fā)汗通孔221，所述發(fā)汗通孔221與所述冷卻介質(zhì)流道21相連通。
[0025]具體是，鉆頭本體I大體呈圓柱體形，其內(nèi)設(shè)有沿軸向貫通的通孔11，鉆頭本體I內(nèi)設(shè)有環(huán)形的儲存腔12，該儲存腔12內(nèi)設(shè)有環(huán)形的活塞121，活塞121將該儲存腔12分割為注油腔12a和冷卻介質(zhì)儲存腔12b，在本實(shí)施例中，活塞121與儲存腔12的內(nèi)壁之間設(shè)有導(dǎo)向套122，并且進(jìn)一步的，活塞121與儲存腔12的內(nèi)壁之間還設(shè)有擋圈123和密封圈124，導(dǎo)向套122、擋圈123和密封圈124的設(shè)置可提高活塞121與儲存腔12的內(nèi)壁之間的密封性能。鉆頭本體I的一端形成有連接頭13，連接頭13上開設(shè)有軸向的進(jìn)油孔131，該進(jìn)油孔131與注油腔12a相連通。
[0026]多個刀翼2沿圓周方向等間隔地連接在鉆頭本體I遠(yuǎn)離其連接頭13的一端，在本發(fā)明中，在鉆頭本體I的端部連接有四個刀翼2，四個刀翼2沿鉆頭本體I的徑向設(shè)置在鉆頭本體I的端部，刀翼2的橫截面沿鉆頭徑向由大端至小端逐漸收縮，四個刀翼2的小端在鉆頭本體I的通孔11處匯聚。請配合參閱圖3和圖4所示，刀翼2的一側(cè)外緣上焊接有多個切削齒22，該切削齒22上設(shè)有多個發(fā)汗通孔221，在本發(fā)明中，發(fā)汗通孔221的直徑為200 μπι?400 μπι，該發(fā)汗通孔221與切削齒22的軸線222之間的夾角Θ為25°?50° ;切削齒22為圓柱體形，其外表面貼設(shè)有聚晶金剛石層223，該些發(fā)汗通孔221貫穿該聚晶金剛石層223。
[0027]進(jìn)一步的，刀翼2上遠(yuǎn)離其切削齒22的一側(cè)內(nèi)部設(shè)有冷卻介質(zhì)流道21，該冷卻介質(zhì)流道21與切削齒22之間具有一定的距離，切削齒22上的多個發(fā)汗通孔221與該冷卻介質(zhì)流道21相連通；鉆頭本體I內(nèi)設(shè)有連通孔14，鉆頭本體I內(nèi)的冷卻介質(zhì)儲存腔12b通過該連通孔14與刀翼2內(nèi)的冷卻介質(zhì)流道21相連通。
[0028]在該發(fā)汗冷卻PDC鉆頭鉆進(jìn)的過程中，請配合參閱圖5所示，當(dāng)切削齒22溫度升高需要冷卻時，通過鉆頭本體I上連接的液壓系統(tǒng)3向鉆頭本體I的注油腔12a中灌注液壓油，具體是通過鉆頭本體I上的通孔131將液壓油灌注到注油腔12a中，液壓系統(tǒng)3具有換向閥31，該換向閥31通過節(jié)流閥34與液壓泵32相連，在灌注前換向閥31位于左位，液壓泵32旋轉(zhuǎn)并從油箱33吸入液壓油，液壓油經(jīng)節(jié)流閥34和換向閥31到達(dá)注油腔12a內(nèi)，此時推動活塞121運(yùn)動，預(yù)裝在冷卻介質(zhì)儲存腔12b內(nèi)的冷卻介質(zhì)在活塞121的推動下通過連通孔14、冷卻介質(zhì)流道21及發(fā)汗通孔221到達(dá)切削齒22內(nèi)，帶走切削齒22中積聚的熱量，降低切削齒22溫度。切削齒22溫度下降后，液壓泵32關(guān)停，換向閥31換到右位，注油腔12a中的液壓油回流到油箱33，注油腔12a壓力隨之減小并消失，冷卻介質(zhì)不再流動，從而可大大減少冷卻介質(zhì)的流失，又能有效控制切削齒22的溫度。
[0029]本發(fā)明的發(fā)汗冷卻PDC鉆頭，當(dāng)切削齒22溫度很高需要冷卻時，通過液壓系統(tǒng)3向注油腔12a充入液壓油，使得注油腔12a壓力增大，活塞121移動，冷卻介質(zhì)在活塞121壓力作用下通過發(fā)汗通孔221流出，實(shí)現(xiàn)對切削齒22的發(fā)汗冷卻；當(dāng)切削齒22溫度下降到一定溫度不需要冷卻時，鉆頭本體I上部連接的液壓系統(tǒng)3的換向閥31換到右位，注油腔12a中液壓油回流到油箱33，注油腔12a壓力減小并消失，因發(fā)汗通孔221直徑很小，在無外界壓力下冷卻介質(zhì)無法在發(fā)汗通孔221中自行流動，由此一來，既可大大減少冷卻介質(zhì)的流失，又能有效控制切削齒22的溫度，還能提高PDC鉆頭的使用壽命，該發(fā)汗冷卻PDC鉆頭能夠克服現(xiàn)有鉆頭存在的缺點(diǎn)，滿足自掩埋鉆井對鉆頭切削齒的冷卻要求。
[0030]以上所述僅為本發(fā)明的幾個實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員依據(jù)申請文件公開的內(nèi)容可以對本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行各種改動或變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種發(fā)汗冷卻PDC鉆頭，其特征在于，其包括: 鉆頭本體，其內(nèi)設(shè)有沿軸向貫通的通孔，所述鉆頭本體上開設(shè)有環(huán)形的儲存腔，所述儲存腔內(nèi)設(shè)有活塞； 多個刀翼，其沿圓周方向等間隔連接在所述鉆頭本體的端部，所述刀翼內(nèi)設(shè)有冷卻介質(zhì)流道，所述冷卻介質(zhì)流道與所述儲存腔相連通，所述刀翼的一側(cè)并排設(shè)有多個切削齒，所述切削齒上設(shè)有多個發(fā)汗通孔，所述發(fā)汗通孔與所述冷卻介質(zhì)流道相連通。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)汗冷卻PDC鉆頭，其特征在于，所述發(fā)汗通孔的直徑為200 μ m ?400 μ m0
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)汗冷卻PDC鉆頭，其特征在于，所述發(fā)汗通孔與所述切削齒的軸線之間的夾角為25°?50°。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)汗冷卻PDC鉆頭，其特征在于，所述切削齒為圓柱體形，其外表面貼設(shè)有聚晶金剛石層。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)汗冷卻PDC鉆頭，其特征在于，所述活塞與所述儲存腔的內(nèi)壁之間設(shè)有導(dǎo)向套。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)汗冷卻PDC鉆頭，其特征在于，所述活塞與所述儲存腔的內(nèi)壁之間設(shè)有擋圈和密封圈。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)汗冷卻PDC鉆頭，其特征在于，所述鉆頭本體遠(yuǎn)離所述刀翼的一端形成有連接頭，所述連接頭上開設(shè)有軸向的進(jìn)油孔，所述進(jìn)油孔與所述儲存腔相連通。
8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)汗冷卻PDC鉆頭，其特征在于，所述鉆頭本體內(nèi)設(shè)有連通孔，所述儲存腔通過所述連通孔與所述冷卻介質(zhì)流道相連通。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種發(fā)汗冷卻PDC鉆頭，其包括：鉆頭本體，其內(nèi)設(shè)有沿軸向貫通的通孔，所述鉆頭本體上開設(shè)有環(huán)形的儲存腔，所述儲存腔內(nèi)設(shè)有活塞；多個刀翼，其沿圓周方向等間隔連接在所述鉆頭本體的端部，所述刀翼內(nèi)設(shè)有冷卻介質(zhì)流道，所述冷卻介質(zhì)流道與所述儲存腔相連通，所述刀翼的一側(cè)并排設(shè)有多個切削齒，所述切削齒上設(shè)有多個發(fā)汗通孔，所述發(fā)汗通孔與所述冷卻介質(zhì)流道相連通。本發(fā)明的發(fā)汗冷卻PDC鉆頭，可應(yīng)用在無鉆井液的自掩埋鉆井中，其切削齒可有效擴(kuò)散熱量，降低切削齒溫度，提高PDC鉆頭的使用壽命。
【IPC分類】E21B10-42, E21B10-60, E21B10-54
【公開號】CN104763347
【申請?zhí)枴緾N201510046506
【發(fā)明人】喻開安, 黃巍, 李文星, 呂義超, 劉繼亮, 劉昱博, 王兵, 陳應(yīng)華
【申請人】中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油大學(xué)(北京), 中國石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年1月23日