本实用新型涉及石油天然气钻井设备领域，具体的是一种可调式近钻头欠平衡短节。
背景技术：
随着钻井深度的提高，有效的提高钻井速度越来越受到重视，为提高钻井速度现在主要采用欠平衡钻井方式。但是，欠平衡钻井是一个完整的钻井系统，需要很多设备进行配合，成本较高，工艺难度较大。其次，随着钻井深度的加大，为提高纯钻时间，减少非钻时间，对钻头的使用寿命也要求越来越高。
技术实现要素：
为了提高钻井效率，本实用新型提供了一种可调式近钻头欠平衡短节，该可调式近钻头欠平衡短节可在局部形成欠平衡，提高钻井效率。此外，还可减少钻头的压实效应，提高钻头的切屑效率，减少钻头的重复破岩，提高钻头的使用寿命。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可调式近钻头欠平衡短节，包括短节主体，短节主体的侧壁内设有水眼，短节主体内套设有底堵和内衬套，底堵和内衬套均为筒状结构，底堵和内衬套沿短节主体的轴线方向依次排列，内衬套的侧壁内设有多个通孔，当内衬套以短节主体的轴线为轴转动以及沿短节主体的轴线移动时，水眼与通孔的重合面积能够被调节。
底堵能够阻挡内衬套沿短节主体的轴线移动，底堵还能够阻挡内衬套以短节主体的轴线为轴转动。
底堵的端部设有第一缺口、第二缺口和第三缺口，内衬套的端部设有凸齿，凸齿能够与第一缺口、第二缺口或第三缺口插接。
第一缺口的深度大于第二缺口的深度，第二缺口的深度大于第三缺口的深度，多个通孔包括第一通孔、第二通孔和第三通孔。
当凸齿插接于第一缺口时，第一通孔与水眼之间存在第一重合面积；当凸齿插接于第二缺口时，第二通孔与水眼之间存在第二重合面积；当凸齿插接于第三缺口时，第三通孔与水眼之间存在第三重合面积。
该第一重合面积大于该第二重合面积，该第二重合面积大于该第三重合面积。
短节主体内还套设有卡簧和压盖，压盖为圆环形，卡簧、压盖、内衬套和底堵沿短节主体的轴线方向依次连接。
短节主体内沿轴向依次设有第一环形卡槽、第二环形卡槽和第三环形卡槽，当凸齿插接于第一缺口时，卡簧与第一环形卡槽卡接；当凸齿插接于第二缺口时，卡簧与第二环形卡槽卡接；当凸齿插接于第三缺口时，卡簧与第三环形卡槽卡接。
底堵与短节主体螺纹连接，底堵的内径等于内衬套的内径，内衬套与短节主体过渡配合或间隙配合，压盖的内径等于内衬套的内径，压盖与短节主体过渡配合或间隙配合。
短节主体外套设有保护套，保护套的内表面含有依次设置的大径段和小径段，保护套的小径段与短节主体螺纹连接，大径段与短节主体之间形成环形空腔，水眼的外端与该环形空腔连通。
本实用新型的有益效果是：该可调式近钻头欠平衡短节可在局部形成欠平衡，提高钻井效率。此外，还可减少钻头的压实效应，提高钻头的切屑效率，减少钻头的重复破岩，提高钻头的使用寿命。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1是本实用新型所述可调式近钻头欠平衡短节的整体示意图。
图2是本实用新型所述可调式近钻头欠平衡短节的使用状态示意图。
图3是底堵与内衬套的配合示意图。
1、短节主体；2、保护套；3、底堵；4、内衬套；5、压盖；6、卡簧；
11、水眼；12、第一环形卡槽；13、第二环形卡槽；14、第三环形卡槽；
21、大径段；22、小径段；
31、第一缺口；32、第二缺口；33、第三缺口；
41、通孔；42、第一通孔；43、第二通孔；44、第三通孔；45、凸齿。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
一种可调式近钻头欠平衡短节，包括短节主体1，短节主体1为圆筒状结构，短节主体1的侧壁内设有水眼11，短节主体1内套设有底堵3和内衬套4，底堵3和内衬套4均为圆筒状结构，底堵3和内衬套4沿短节主体1的轴线方向依次排列，内衬套4的侧壁内设有多个通孔41，通孔41与水眼11能够连通，当内衬套4以短节主体1的轴线为轴转动以及沿短节主体1的轴线移动时，水眼11与通孔41的重合面积能够被调节，即水眼11的开合度能够被调节，从而可以改变水眼11中液体的流速，如图1所示。
在本实施例中，短节主体1的轴线、底堵3的轴线和内衬套4的轴线重合，底堵3能够阻挡内衬套4沿短节主体1的轴线移动，底堵3还能够阻挡内衬套4以短节主体1的轴线为轴转动，短节主体1、底堵3和内衬套4均为直立状态，内衬套4与底堵3上下设置。
在本实施例中，底堵3的上端沿周向设有第一缺口31、第二缺口32和第三缺口33，缺口并不限于三个，也可以为两个或四个以上。内衬套4的下端设有凸齿45，凸齿45能够与第一缺口31、第二缺口32或第三缺口33插接。
在本实施例中，第一缺口31的深度(沿内衬套4的轴线方向的尺寸)大于第二缺口32的深度，第二缺口32的深度大于第三缺口33的深度，多个通孔41沿内衬套4的周向间隔排列，多个通孔41包括第一通孔42、第二通孔43和第三通孔44。通孔41的数量与所述缺口的数量相同，或通孔41的数量为所述缺口的数量的整数倍，如图1和图3所示。
在本实施例中，第一缺口31的宽度(沿底堵3的周向的尺寸)、第二缺口32的宽度和第三缺口33的宽度相同，第一缺口31的宽度等于凸齿45的宽度。凸齿45与第一缺口31、第二缺口32或第三缺口33插接的含义为凸齿45进入缺口内并与缺口的底部抵接，底堵3与内衬套4之间的距离不再能够缩小。
在本实施例中，当凸齿45插接于第一缺口31时，仅第一通孔42与水眼11对应连通，第一通孔42与水眼11之间存在第一重合面积；当凸齿45插接于第二缺口32时，仅第二通孔43与水眼11对应连通，第二通孔43与水眼11之间存在第二重合面积；当凸齿45插接于第三缺口33时，仅第三通孔44与水眼11对应连通，第三通孔44与水眼11之间存在第三重合面积。
在本实施例中，水眼11的孔径、第一通孔42的孔径、第二通孔43的孔径和第三通孔44的孔径相同，该第一重合面积大于该第二重合面积，该第二重合面积大于该第三重合面积。可以理解为，本实用新型中水眼11的开合度的调节是跨越式调节，并非连续的调节。即水眼11的开合度的大小只能为设定的几个数值，而不能随意调节大小。
例如，该第一重合面积(即水眼11的第一开合度)可以为水眼11的断面面积的100％，该第二重合面积可以为水眼11的断面面积的60％，该第三重合面积可以为水眼11的断面面积的30％。
在本实施例中，短节主体1内还套设有卡簧6和压盖5，压盖5为圆环形，卡簧6、压盖5、内衬套4和底堵3沿短节主体1的轴线方向依次连接。卡簧6为含有缺口的圆环形结构，卡簧6的直径能够变大或变小，短节主体1内设有用于安装卡簧6的多个环形卡槽，卡簧6、压盖5和底堵3的作用是使内衬套4的位置固定，即内衬套4的凸齿45与第一缺口31、第二缺口32或第三缺口33插接后，内衬套4即不能移动也不能转动。
具体的，短节主体1内沿轴向依次设有第一环形卡槽12、第二环形卡槽13和第三环形卡槽14，当凸齿45插接于第一缺口31时，卡簧6与第一环形卡槽12卡接；当凸齿45插接于第二缺口32时，卡簧6与第二环形卡槽13卡接；当凸齿45插接于第三缺口33时，卡簧6与第三环形卡槽14卡接。
在本实施例中，底堵3与短节主体1螺纹连接，底堵3的内径等于内衬套4的内径，内衬套4与短节主体1过渡配合或间隙配合，压盖5的内径等于内衬套4的内径，压盖5与短节主体1过渡配合或间隙配合。
在本实施例中，短节主体1外套设有保护套2，保护套2的内表面含有依次设置的大径段21和小径段22，保护套2的小径段22与短节主体1螺纹连接，大径段21与短节主体1之间形成环形空腔，水眼11的外端与该环形空腔连通。水眼11的轴线相对于保护套2的轴线倾斜设置，水眼11的外端高于水眼11的外端，水眼11的轴线能够与通孔41的轴线重合，短节主体1内的液体能够依次通过通孔41、水眼11和所述环形空腔流向保护套2外。
在本实施例中，该可调式近钻头欠平衡短节含有2个水眼11、2个第一通孔42、2个第二通孔43、2个第三通孔44、2个凸齿45、2个第一缺口31、2个第二缺口32、2个第三缺口33、1个第一环形卡槽12、1个第二环形卡槽13、1个第三环形卡槽14，如图1和图3所示。
下面介绍该可调式近钻头欠平衡短节的工作过程。
可根据不同井况需要，选择不同的水眼11的开合度，即选择凸齿45与第一缺口31、第二缺口32或第三缺口33插接。然后按照固定卡簧6和压盖5。将图1中短节主体1的下端与钻头连接，将图1中短节主体1的上端与钻杆或管串连接，如图2所示。
短节随钻杆或管串一同下入井中，钻井液一部分顺着水眼11流出向上返，在保护套2的附近产生负压，局部形成欠平衡。可以有效提高钻头的机械钻速，减少钻头的重复磨损，延长钻头的使用寿命。水眼11外有保护套2防止水流对井壁的破坏。钻井液另一部分从钻头喷出上返。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施例，不能以其限定实用新型实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本实用新型专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本实用新型中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。
1.一种可调式近钻头欠平衡短节，其特征在于，该可调式近钻头欠平衡短节包括短节主体(1)，短节主体(1)的侧壁内设有水眼(11)，短节主体(1)内套设有底堵(3)和内衬套(4)，底堵(3)和内衬套(4)均为筒状结构，底堵(3)和内衬套(4)沿短节主体(1)的轴线方向依次排列，内衬套(4)的侧壁内设有多个通孔(41)，当内衬套(4)以短节主体(1)的轴线为轴转动以及沿短节主体(1)的轴线移动时，水眼(11)与通孔(41)的重合面积能够被调节。
2.根据权利要求1所述的可调式近钻头欠平衡短节，其特征在于，底堵(3)能够阻挡内衬套(4)沿短节主体(1)的轴线移动，底堵(3)还能够阻挡内衬套(4)以短节主体(1)的轴线为轴转动。
3.根据权利要求2所述的可调式近钻头欠平衡短节，其特征在于，底堵(3)的端部设有第一缺口(31)、第二缺口(32)和第三缺口(33)，内衬套(4)的端部设有凸齿(45)，凸齿(45)能够与第一缺口(31)、第二缺口(32)或第三缺口(33)插接。
4.根据权利要求3所述的可调式近钻头欠平衡短节，其特征在于，第一缺口(31)的深度大于第二缺口(32)的深度，第二缺口(32)的深度大于第三缺口(33)的深度，多个通孔(41)包括第一通孔(42)、第二通孔(43)和第三通孔(44)。
5.根据权利要求4所述的可调式近钻头欠平衡短节，其特征在于，当凸齿(45)插接于第一缺口(31)时，第一通孔(42)与水眼(11)之间存在第一重合面积；当凸齿(45)插接于第二缺口(32)时，第二通孔(43)与水眼(11)之间存在第二重合面积；当凸齿(45)插接于第三缺口(33)时，第三通孔(44)与水眼(11)之间存在第三重合面积。
6.根据权利要求5所述的可调式近钻头欠平衡短节，其特征在于，该第一重合面积大于该第二重合面积，该第二重合面积大于该第三重合面积。
7.根据权利要求4所述的可调式近钻头欠平衡短节，其特征在于，短节主体(1)内还套设有卡簧(6)和压盖(5)，压盖(5)为圆环形，卡簧(6)、压盖(5)、内衬套(4)和底堵(3)沿短节主体(1)的轴线方向依次连接。
8.根据权利要求7所述的可调式近钻头欠平衡短节，其特征在于，短节主体(1)内沿轴向依次设有第一环形卡槽(12)、第二环形卡槽(13)和第三环形卡槽(14)，当凸齿(45)插接于第一缺口(31)时，卡簧(6)与第一环形卡槽(12)卡接；当凸齿(45)插接于第二缺口(32)时，卡簧(6)与第二环形卡槽(13)卡接；当凸齿(45)插接于第三缺口(33)时，卡簧(6)与第三环形卡槽(14)卡接。
9.根据权利要求7所述的可调式近钻头欠平衡短节，其特征在于，底堵(3)与短节主体(1)螺纹连接，底堵(3)的内径等于内衬套(4)的内径，内衬套(4)与短节主体(1)过渡配合或间隙配合，压盖(5)的内径等于内衬套(4)的内径，压盖(5)与短节主体(1)过渡配合或间隙配合。
10.根据权利要求1所述的可调式近钻头欠平衡短节，其特征在于，短节主体(1)外套设有保护套(2)，保护套(2)的内表面含有依次设置的大径段(21)和小径段(22)，保护套(2)的小径段(22)与短节主体(1)螺纹连接，大径段(21)与短节主体(1)之间形成环形空腔，水眼(11)的外端与该环形空腔连通。
技术总结