[實(shí)用新型]鑲裝切深控制元件的PDC鉆頭

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200720019385.1
• 申請(qǐng)日: 2007-03-15
• 公開（公告）號(hào): CN201013245Y
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王福修;田京燕;于建賓;王玉功;張崇硯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石化集團(tuán)勝利石油管理局鉆井工藝研究院
• 主分類號(hào): E21B10/46
• 分類號(hào): E21B10/46;E21B10/60
• 代理公司: 北京市中實(shí)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 羅文遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種石油天然氣鉆井鉆頭，尤其是鑲裝切深控制元件的一種PDC鉆頭。

背景技術(shù)

在石油天然氣鉆井中，牙輪鉆頭配合導(dǎo)向馬達(dá)鉆進(jìn)，扭矩小而平穩(wěn)，可以獲得良好的工具面控制，但遺憾的是牙輪鉆頭一般沒(méi)有足夠長(zhǎng)的使用壽命連續(xù)鉆完同一個(gè)尺寸的井眼段；而標(biāo)準(zhǔn)PDC鉆頭配合導(dǎo)向馬達(dá)鉆進(jìn)非常困難，常常會(huì)出現(xiàn)工具面難以控制和馬達(dá)失速的問(wèn)題，這是由于反扭矩太大引起的。為解決這個(gè)問(wèn)題，人們?cè)?jīng)在PDC鉆頭上鑲裝大后傾角、大倒角的PDC切削齒，但效果不理想，在鉆軟地層時(shí)對(duì)于工具面的控制來(lái)講PDC切削齒切入地層仍然很深，反扭矩仍然很大，而鉆硬地層時(shí)機(jī)械鉆速又很慢。后來(lái)人們開始在PDC切削齒后面鑲裝切深控制元件，降低了PDC切削齒切入地層的能力，基本解決了滑動(dòng)定向鉆進(jìn)時(shí)反扭矩過(guò)大，導(dǎo)致工具面難以控制以及馬達(dá)失速的問(wèn)題，但由于切深控制元件的出露高度是一定的，切深控制元件與PDC切削齒之間的高度差不能夠隨地層的不同而變化，所以常常是采用轉(zhuǎn)盤和馬達(dá)復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)，切深控制元件的存在降低了PDC鉆頭的機(jī)械鉆速。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種PDC鉆頭，既能夠提供類似于牙輪鉆頭那樣好的工具面控制，又能夠保持標(biāo)準(zhǔn)PDC鉆頭機(jī)械鉆速高的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的目的就是為石油天然氣鉆井提供一種鑲裝切深控制元件的PDC鉆頭。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的鑲裝切深控制元件的PDC鉆頭主要包括鉆頭體、PDC切削齒、切深控制元件和水眼，切深控制元件布置在PDC切削齒的后面，出露高度低于PDC切削齒；切深控制元件通過(guò)螺紋和鉆頭體連接，壓縮彈簧的一端固定在鉆頭體上的螺紋盲孔底部，另一端頂住切深控制元件的下部；切深控制元件的材質(zhì)可以是人造聚晶金剛石復(fù)合片、天然金剛石孕鑲柱或人造聚晶金剛石孕鑲柱。

本實(shí)用新型的鑲裝切深控制元件的PDC鉆頭，在入井前，可以根據(jù)地層物性、施加在鉆頭上的鉆壓和對(duì)PDC切削齒切入地層深度的要求，將切深控制元件的出露調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)母叨龋瑢?duì)PDC切削齒切入地層的深度限定最大值，因此，不僅在滑動(dòng)定向鉆進(jìn)時(shí)不會(huì)發(fā)生因反扭矩過(guò)大而導(dǎo)致工具面難以控制和馬達(dá)失速的問(wèn)題，而且在采用轉(zhuǎn)盤和馬達(dá)復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)，能夠取得像標(biāo)準(zhǔn)PDC鉆頭那樣高的機(jī)械鉆速。

本實(shí)用新型將通過(guò)具體實(shí)施方式結(jié)合附圖加以說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型鑲裝切深控制元件的PDC鉆頭一個(gè)具體實(shí)施方式的基本結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型鑲裝切深控制元件的PDC鉆頭一個(gè)具體實(shí)施方式的A-A局部剖視圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1和圖2的鑲裝切深控制元件3的PDC鉆頭，主要包括鉆頭體1、PDC切削齒2、切深控制元件3、水眼4、壓縮彈簧5和螺紋盲孔6，切深控制元件3布置在PDC切削齒2的后面，出露高度低于PDC切削齒2；切深控制元件3通過(guò)螺紋和鉆頭體1連接，壓縮彈簧5的一端固定在鉆頭體1上的螺紋盲孔6底部，另一端頂住切深控制元件3的下部。

本實(shí)用新型參照?qǐng)D1和圖2的鑲裝切深控制元件3的PDC鉆頭，在入井前，可以根據(jù)地層物性、施加在鉆頭上的鉆壓和對(duì)PDC切削齒2切入地層深度的要求，將切深控制元件3的出露調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)母叨龋瑢?duì)PDC切削齒2切入地層的深度限定最大值。這樣，在滑動(dòng)定向鉆進(jìn)過(guò)程中鉆壓大到一定程度時(shí)切深控制元件3就會(huì)接觸地層，限制了PDC切削齒2進(jìn)一步切入地層，因此反扭矩就不會(huì)過(guò)大，相應(yīng)地就不會(huì)發(fā)生因反扭矩過(guò)大而導(dǎo)致工具面難以控制和馬達(dá)失速的問(wèn)題；而在采用轉(zhuǎn)盤和馬達(dá)復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)，因施加在鉆頭上的鉆壓比滑動(dòng)定向鉆進(jìn)時(shí)小，切深控制元件3不會(huì)接觸地層，所以本實(shí)用新型參照?qǐng)D1和圖2的鑲裝切深控制元件3的PDC鉆頭能夠取得像標(biāo)準(zhǔn)PDC鉆頭那樣高的機(jī)械鉆速。

切深控制元件3的材質(zhì)可以是人造聚晶金剛石復(fù)合片，也可以是天然金剛石孕鑲柱或人造聚晶金剛石孕鑲柱這類超硬材料，所以切深控制元件3的耐磨性很高，能夠在整個(gè)鉆進(jìn)過(guò)程中起作用。

壓縮彈簧5的主要作用是減小螺紋受到的軸向力，防止軸向力過(guò)大時(shí)螺紋失效，以保證切深控制元件3的出露高度在調(diào)節(jié)后保持不變。