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公开(公告)号：CN118704893B
公开(公告)日：2024-11-19
申请号：CN202411181450.5
申请日：2024-08-27
Applicant: 西南石油大学
Abstract: 本发明公开了一种冲切分离式复合PDC钻头工具，包括有外壳体和钻头体，其中钻头体上设置有固定切削结构和冲击切削结构。在外壳体和钻头体内设置有由扶正轮、导轮、叶轮和上冲轮组成的传动总成，还有由下冲轮、连接盘、连接杆和冲头组成的冲击总成。所述上冲轮和下冲轮均设置有棘轮特征，通过上冲轮的旋转运动实现棘轮特征之间的“滑移‑冲击‑啮合”传动关系。在导轮和叶轮之间通过轴孔形成转动副；在连接盘下部设置有轴孔特征，它与钻头体的中心流道形成移动副。本发明的有益效果是：上冲轮和下冲轮之间发生的冲击动载，传递到冲头实现冲击辅助破岩；两套切削结构相互独立，冲击动载不会对固定切削结构造成损伤，达到降低钻头异常损伤的目的。
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公开(公告)号：CN112554801B
公开(公告)日：2024-11-12
申请号：CN202010043926.4
申请日：2020-01-16
Applicant: 西南石油大学 , 成都天锐峡谷能源科技有限公司 , 成都为一石油科技有限公司
Abstract: 本发明公开了一种带有刀翼加强结构的复合钻头，包括钻头体、水眼、转动切削结构和固定切削结构。所述转动切削结构由固定在钻头体上的牙掌，安装在牙掌上的牙轮和安装在牙轮上的牙轮切削齿组成；所述固定切削结构由延伸自钻头体的刀翼，以及安装在刀翼上的刀翼切削齿组成，在刀翼底部的钻头体上设置有贯通的水眼。其特征在于：在所述刀翼上还安装有沉镶齿，其出露高度不高于所述布齿轮廓线，并且在沉镶齿周围还设置有取齿槽。通过设置沉镶齿能够提高钻头刀翼的耐磨性，使刀翼、牙轮避免遭受过度磨损，进而防止牙轮井底脱落事故的发生，提高了复合钻头的钻井安全性。
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公开(公告)号：CN118407717B
公开(公告)日：2024-08-30
申请号：CN202410872472.X
申请日：2024-07-01
Applicant: 西南石油大学
Abstract: 本发明公开了一种具有井下自更新能力的长寿命钻头，包括有钻头体和接头，在所述钻头体上设置有固定刀翼和支撑刀翼，在固定刀翼上镶固有主切削齿，在钻头体和接头内部设置有中心流道。在支撑刀翼上设置有自更新轮，它通过轮轴与支撑刀翼形成转动连接；在所述钻头体内部设置有棘轮轴，传动轴，弹簧，滑动销等，自更新轮能够通过棘轮轴的传动实现主动旋转动作；在所述自更新轮上还设置有自更新齿。本发明的有益效果是：通过棘轮轴的旋转带动自更新轮的主动旋转，使部分自更新齿翻转到刀翼外表面，构成钻头切削结构的一部分，使其具备井下自更新能力，达到延长使用寿命的目的。
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公开(公告)号：CN117195437A
公开(公告)日：2023-12-08
申请号：CN202311462895.6
申请日：2023-11-06
Applicant: 西南石油大学
IPC: G06F30/17
Abstract: 本发明涉及一种PDC钻头上切削齿角度的布置方法，属于石油天然气钻井工具设计学领域。该方法首先根据钻井工艺要求确定钻头的结构参数和钻头的转动参数，进而计算出旋转切削结构上转盘齿在钻头坐标系中的速度矢量，再通过坐标转换的方式计算出转盘齿在法线坐标系中的速度矢量，然后将转盘齿在法线坐标系中的速度矢量与转盘齿的齿面法向量之间的夹角分解为转盘齿的前倾角和侧转角，最后将转盘齿与岩石接触时段内多个时刻的前倾角和侧转角进行平均，并将其作为钻头上转盘齿的布置角度。本发明方法能够使切削齿工作面与运动速度方向高度吻合，避免切削齿工作面因受力不均而造成的崩损，进而延长钻头的工作寿命。
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公开(公告)号：CN112459725B
公开(公告)日：2023-04-25
申请号：CN202011538150.X
申请日：2020-12-23
Applicant: 西南石油大学 , 成都为一石油科技有限公司
Abstract: 本发明公开了一种地热井用PDC钻头，包括钻头体、切削齿、喷嘴和刀翼，刀翼设置于钻头体上，切削齿固定在刀翼上。至少一个刀翼上设有至少一个在该刀翼厚度方向上贯穿的刀翼内流道。刀翼内流道的存在，可以最大限度的增加钻头周围钻井液的流动性能，提高刀翼和切削齿的散热能力，保持钻头在低于周围地层温度的环境下工作。同时岩屑在前刀翼面上依附所需要的泥包床面积减小，极大的降低了岩屑在刀翼面上堆积的可能，从而达到降低引发钻头泥包风险的目的。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN115522873B
公开(公告)日：2023-02-28
申请号：CN202211498105.5
申请日：2022-11-28
Applicant: 西南石油大学
IPC: E21B7/24
Abstract: 本发明公开了一种适用于PDC钻头的扭矩自适应冲击工具，包括PDC钻头，旋转驱动动力装置以及PDC钻头上方的扭矩自适应冲击工具，扭矩自适应冲击工具处于PDC钻头和旋转驱动动力装置之间，所述扭矩自适应冲击工具包括外壳体、上端盖，主轴、弹性元件、上冲击体以及下冲击体。本发明中钻头在正常工作时工具对钻头不产生冲击，而是随旋转驱动动力装置一起旋转进行钻进，当钻头所需破岩扭矩超过驱动扭矩时冲击工具才对钻头进行冲击，这种根据驱动扭矩和阻力扭矩大小决定是否产生冲击的工作方式，可以降低PDC齿冲击次数，提高PDC齿寿命，也可以减缓PDC钻头的粘滑，保护PDC齿和上部钻具，旋转冲击还可以提高钻头的破岩效率。
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公开(公告)号：CN113252437A
公开(公告)日：2021-08-13
申请号：CN202110663955.5
申请日：2021-06-16
Applicant: 西南石油大学
Abstract: 本发明公开了一种动态破岩效率评价方法，方法包括：采集目标地层岩样，并制备室内破岩实验所需岩样，并获得其岩石类型、岩石矿物组分，之后开展室内动态破岩实验；通过室内动态破岩实验获得钻头与岩石互作用破岩系统参数；通过能量计算方法计算破岩过程岩石破碎过程吸收的能量；通过动态破岩效率计算方法计算钻井过程的破岩效率；通过钻头与岩石互作用破岩系统数据优选方法评价不同钻井工况下破岩效率优化响应区间。本发明能够准确获得不同目标地层、不同钻井工况下的破岩效率，为钻井参数优化、钻井方式优选、井下工具设计、钻头设计、钻井提速及降本增效提供重要的指导和支撑作用，具有广阔应用前景。
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公开(公告)号：CN112459725A
公开(公告)日：2021-03-09
申请号：CN202011538150.X
申请日：2020-12-23
Applicant: 西南石油大学 , 成都为一石油科技有限公司
Abstract: 本发明公开了一种地热井用PDC钻头，包括钻头体、切削齿、喷嘴和刀翼，刀翼设置于钻头体上，切削齿固定在刀翼上。至少一个刀翼上设有至少一个在该刀翼厚度方向上贯穿的刀翼内流道。刀翼内流道的存在，可以最大限度的增加钻头周围钻井液的流动性能，提高刀翼和切削齿的散热能力，保持钻头在低于周围地层温度的环境下工作。同时岩屑在前刀翼面上依附所需要的泥包床面积减小，极大的降低了岩屑在刀翼面上堆积的可能，从而达到降低引发钻头泥包风险的目的。
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公开(公告)号：CN105507809B
公开(公告)日：2018-01-26
申请号：CN201610074515.5
申请日：2016-02-01
Applicant: 西南石油大学
Abstract: 本发明公开了一种交变轨迹切削破岩工具，包括有钻头总成和外壳体组；所述外壳体组内设置有万向轴总成、螺杆马达总成和旁通阀总成；所述钻头总成安装在下壳体下端部，构成转动连接，并且又与万向轴总成通过螺纹固定连接；所述钻头体上固定有切削齿。其特征在于：所述钻头体的回转轴线与外壳体组的回转轴线间形成轴倾角α，使外壳体组的公转与钻头体的自转相复合，实现所述切削齿的交变轨迹切削运动；所述万向轴总成直接与钻头体固定连接。本发明的有益效果包括：能够实现切削齿稳定、可靠的交变轨迹切削运动，可显著提高钻头在硬岩层吃入能力，提高破岩效率；同时简化了“钻头‑螺杆钻具”组成结构，提高了钻井安全性，降低了钻井工具成本。
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公开(公告)号：CN104196456B
公开(公告)日：2017-04-26
申请号：CN201410426030.9
申请日：2014-08-27
Applicant: 西南石油大学
Abstract: 本发明公开了一种具有交变切削轨迹的PDC钻头工具，属于钻探设备用破岩工具领域。本发明的具有交变切削轨迹的PDC钻头工具，包括偏心轴、外壳体、PDC钻头和摆线轴，所述PDC钻头固定连接于摆线轴上，所述摆线轴匹配于外壳体内可相对变轨迹偏心旋转，所述偏心轴上设置的偏心轴段匹配于摆线轴的内腔中形成转动副，所述偏心轴的内流道、摆线轴的内流道与PDC钻头的内流道连通。本发明所实现的交变切削轨迹运动可显著提高PDC钻头地层吃入能力，提高破岩效率，也有利于减缓切削齿的磨损速度，特别是深部难钻地层高硬度、高研磨性地层具有明显的技术优势。
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