阅读说明：本技术 一种径向水平井用自进式喷射钻头 (A kind of radially horizontal well self-advancing type jet bit ) 是由 钟功祥 谢锐 吕志忠 胥卜轩 程柯文 吴陈 于 2019-09-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种径向水平井用自进式喷射钻头,主要包括钻头、旋转轴、壳体、涡轮定子、涡轮转子、后部短节、扶正器和后接管,壳体内部装有涡轮系统,壳体置于钻头与扶正器中间,前部通过旋转轴与钻头相连,后部通过后接管与扶正器相连,涡轮转子通过转子螺母和平键键固紧在旋转轴上,旋转轴后部通过滑动轴承套与后部短节相连,扶正器与后接管空套。涡轮系统通过平键传递扭矩给旋转轴,旋转轴带动钻头旋转,形成钻头旋转喷射钻井,提高破岩能力和钻井效率,旋转的钻头起到修饰井壁的作用；通过涡轮系统的流体从壳体上后喷孔喷出产生自进力,推动喷射钻头向前作业；扶正器起到扶正后接管,防止反扭矩的作用,减小钻进过程的摩擦阻力。(The present invention relates to a kind of radially horizontal well self-advancing type jet bits, it mainly include drill bit, rotary shaft, shell, turbine stator, turbine rotor, rear portion pipe nipple, centralizer and rear tube, enclosure interior is equipped with turbine system, shell is placed among drill bit and centralizer, front is connected by rotary shaft with drill bit, rear portion is connected by rear tube with centralizer, turbine rotor is fastened on the rotary shaft by armature nut and flat key key, rotary shaft rear portion is connected by sliding bearing sleeve with rear portion pipe nipple, centralizer and rear tube empty set.Turbine system transfers torque to rotary shaft by flat key, and rotary shaft drives bit, forms bit jet drilling, improves rock breaking capacity and drilling efficiency, and the drill bit of rotation plays the role of modifying the borehole wall；By the fluid of turbine system, rear spray orifice ejection is produced from into power from shell, pushes jet bit operation forward；Centralizer plays the role of righting rear tube, prevents reaction torque, reduces the frictional resistance of drilling process.)

一种径向水平井用自进式喷射钻头

技术领域

本发明涉及一种径向水平井用自进式喷射钻头。

背景技术

随着我国油气田开发进入中后期，油气井的含水量增加，注水作业的成效越来越低，油气开采的难度增加，稳定油气井产量变得异常艰巨；在还没有开发的油气中，工况情况复杂的油气藏数量多，并且开采难度较大的油气储量占据了很大的比重。目前，径向水平井钻井技术被广泛应用与上述的老油气田和开发困难的油气田中，径向水平井技术能有效地降低油田开采的成本支出，节约施工资源，提高油田的产量，加快油田开采效率。随着径向水平井钻井技术的使用，发现还有很多钻井过程中的问题亟待解决。其中目前在射流钻头中需要解决的问题有：(1)射流钻头水压不足致使破岩能力低且钻头喷孔分布导致破岩形状不规则，致使前方井壁摩擦阻力极大限制射流钻头自进；(2)射流钻头前喷孔需要设计一定的分布规则才能使破岩点均匀才能提升效率；(3)射流钻头后喷孔提供的自进力不足，导致钻头钻探过深时难以克服井眼摩擦阻力向前钻进，钻头自进力的大小限制了钻头工作深度。

发明内容

本发明目的是为了改善传统射流钻头破岩能力不足、自进力不够和井壁形状不规则等一系列问题。提出了一种径向水平井用自进式喷射钻头。

本发明所采用的技术方案是：

本发明一种径向水平井用自进式喷射钻头，主要包括钻头、钻齿、旋转轴、壳体、涡轮定子、涡轮转子、后部短节、扶正器和后接管，其特征在于：所述壳体内部装有涡轮系统，壳体置于钻头与扶正器中间，前部通过旋转轴与钻头相连，后部通过后接管与扶正器相连，涡轮转子通过转子螺母和两个长键固紧在旋转轴上，旋转轴后部通过滑动轴承套与后部短节相连，扶正器与后接管空套，前方用卡簧定位，后方采用后接管凸台定位。

所述钻头为前凸式，取消前部叶栅和钻齿，每个叶栅上的钻齿分布各不相同并在三个叶栅方向各设计一个螺纹孔与旋转轴紧固，钻头前端设计有一个中心喷孔和三个斜向喷孔。

所述壳体内部装有四组涡轮定子和涡轮转子，涡轮定子和涡轮转子都周向均分十六个叶片；壳体与后接管通过螺母连接。壳体与隔环开有相同的流道，壳体前后两端分别装有前端盖与后端盖。

所述后部短节中心开有一个中心孔并在中心处开有一个深孔，后部短节中心周围均匀分布八个通孔。三分之一的钻井液经后部短节中心孔进入旋转轴传输至前部钻头，三分之二的钻井液通过后部短节的八个周围孔进入涡轮定转子部分。

所述扶正器包括一个扶正块与两个支撑块，且扶正块与支撑块开有相同的流道。扶正块与支撑块之间由螺钉连接，两个支撑块之间由弹簧连接。

本发明的优点：(1)通过涡轮驱动方式使钻头喷孔旋转喷射钻井，增加对岩石的旋转剪切力，提高钻井效率。(2)通过设置侧钻齿，旋转的钻头对井壁进行修饰，提高井壁的稳定性。(3)前后喷孔分离，钻头设置前喷孔，壳体设置后喷孔，钻井液流经涡轮后通过后喷孔排除，充分利用流体动能。(4)扶正器的设计能扶正后接管，减小钻进过程的摩擦阻力，同时扶正器还可以抵消涡轮驱动带来的反扭矩，防止后接管在反扭矩作用下旋转。(5)钻头的前凸设计能减小喷孔与岩石的距离，提高岩石的破岩效果。

附图说明

图1是本发明一种径向水平井用自进式喷射钻头的结构示意图。

图2是图1的A向视图。

图3是图2的B-B向剖视图

图4是径向水平井用自进式喷射钻头的旋转轴示意图。

图5是图4的C-C向剖视图。

图6是图1的D-D剖视图

图7是径向水平井用自进式喷射钻头的后部短节示意图。

图8是径向水平井用自进式喷射钻头涡轮定转子安装示意图。

图中：1.后接管，2.支撑块，3.扶正器，4.扶正块，5.后部短节，6.涡轮定子，7.涡轮转子，8.平键，9.隔环，10.前滑动轴承套，11.钻头，12.钻齿，13.高压软管接头，14.弹簧，15.卡簧，16.后端盖，17.壳体，18.小径滑动轴承套，19.大径滑动轴承套，20.后喷孔，21.前端盖，22.旋转轴，23.前喷孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参阅附图1～附图8所示，本实施方式所提供的一种径向水平井用自进式喷射钻头主要包括钻头11、钻齿12、旋转轴22、壳体17、涡轮定子6、涡轮转子7、后部短节5、扶正器3和后接管1，其特征在于：所述壳体17内部装有涡轮系统，壳体17置于钻头11与扶正器3中间，前部通过旋转轴22与钻头11相连，后部通过后接管1与扶正器3相连，涡轮转子7通过转子螺母和两个平键8固紧在旋转轴22上，旋转轴22后部通过滑动轴承套18与后部短节5相连，扶正器3与后接管1空套，前方用卡簧15定位，后方采用后接管1凸台定位。

所述钻头11为前凸式，取消前部叶栅和钻齿，每个叶栅上的钻齿12分布各不相同并在三个叶栅方向各设计一个螺纹孔与旋转轴22紧固，钻头前端设计有一个中心喷孔23和三个斜向喷孔23。

所述壳体17内部装有四组涡轮定子6和涡轮转子7，涡轮定子6和涡轮转子7都周向均分十六个叶片；壳体17与后接管1通过螺母连接。壳体17与隔环9开有相同的流道，壳体17前后两端分别装有前端盖21与后端盖16。

所述后部短节5中心开有一个中心孔并在中心处开有一个深孔，后部短节5中心周围均匀分布八个通孔。三分之一的钻井液经后部短节5中心孔进入旋转轴22传输至前部钻头11由前喷孔23流出，三分之二的钻井液通过后部短节5的八个周围孔进入涡轮定转子部分传输至壳体17前端由后喷孔20流出。

所述扶正器3包括一个扶正块4与两个支撑块2，且扶正块4与支撑块3开有相同的流道。扶正块4与支撑块2之间由螺钉连接，两个支撑块之间由弹簧14连接。

结合工作原理对本发明结构进一步描述：

在径向水平井作业过程中，高压钻井液通过后接管1进入壳体17，在后部短节5处分流，三分之一的钻井液通过后部短节5中心孔进入旋转轴22，钻井液从钻头11的前喷孔23流出；剩余钻井液通过后部短节5周边均分的八个孔进入涡轮系统，驱动涡轮转子7旋转，涡轮转子7通过平键8将扭矩传递给旋转轴22，带动钻头11进行旋转，从而形成旋转的喷射流，提高破岩效率；同时，旋转的钻头11对于井壁起到修饰作用，提高井壁的稳定性。进入涡轮系统的钻井液通过隔环9和壳体17前端的后喷孔20射向井壁，产生自进力，后喷孔20的数量大于前喷孔23的数量且直径相同，在产生自进力作用下推动喷射钻头向前作业。扶正器3能扶正后接管1，减小钻进过程的摩擦阻力，同时扶正器3还可以抵消涡轮驱动带来的反扭矩，防止后接管1在反扭矩作用下旋转。钻头部分流来的钻井液与壳体向后喷射出的钻井液经过扶正器3的流道向后流动最终延井眼向地面循环。

本文在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。