[實用新型]擴孔式減壓提速鉆頭

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120067313.0
• 申請日: 2011-03-15
• 公開（公告）號: CN202073498U
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔚寶華;朱海燕;鄧金根
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)(北京)
• 主分類號: E21B10/32
• 分類號: E21B10/32;E21B10/60;E21B10/46
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 趙燕力

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型是關(guān)于石油和地質(zhì)鉆井工程領(lǐng)域中的鉆井工具，尤其涉及一種擴孔式減壓提速鉆頭。

背景技術(shù)

為了開采地下的油氣資源，需要利用鉆具鉆穿地下地層；這些鉆具從地面到地下一般依次包括井架、轉(zhuǎn)盤、方鉆桿、鉆桿、鉆鋌和鉆頭；其中鉆頭對地層進行切削從而鉆進井眼。鉆頭切削地層的同時在井底產(chǎn)生大量的巖屑，為了把這些巖屑清除到地面，在鉆進的同時必須通過鉆柱內(nèi)部注入鉆井液，這些鉆井液從鉆頭噴出并經(jīng)過鉆柱與地層之間的環(huán)形空間返回到地面，從而把巖屑攜帶到地面。然而，鉆井液對井底產(chǎn)生一個非常大的液柱壓持力，例如，對于一個3000米深的井眼，使用密度為1.1g/cm³的鉆井液鉆井，這樣的壓力將達(dá)到33MPa?，F(xiàn)有鉆頭的水孔出口方向是沿著井深方向向下，且與鉆頭軸線正方向夾角為0°～60°，鉆井液從水孔流出后直接沖擊井底，在巨大的壓持力作用下，鉆頭切削下來的巖屑被壓持在井底，從而不利于巖屑的清除，極大地降低了巖屑清除效率。特別是在深井和超深井的鉆井過程中，巨大的鉆井液液柱壓持力，將極大地影響巖屑的及時清除，造成鉆頭的重復(fù)破碎；對于地層比較復(fù)雜的井段，比如對含礫粗砂巖地層，鉆頭最外圍的牙齒受力狀態(tài)比較惡劣，極易出現(xiàn)磨損失效、斷齒、碎齒或脫落等現(xiàn)象，導(dǎo)致鉆頭失去攻擊性，鉆速下降，降低了鉆井效率，增加了鉆井成本。

為了解決鉆頭的重復(fù)破碎問題，人們通過提高鉆井液泵排量、增加泵壓，以及采用各種噴嘴組合和改變噴嘴結(jié)構(gòu)的方法，依靠高壓水射流增加對井底的沖擊力，實現(xiàn)水射流和機械聯(lián)合破巖。然而，這種方法加大了鉆井液液柱對井底巖屑的壓持力，特別是在深井和超深井鉆井中，由于巨大的鉆井液液柱壓力，單純的依靠高壓射流手段提高鉆速效果并不明顯；對于鉆頭外圍牙齒失效嚴(yán)重的問題，油田現(xiàn)場并沒有有效地解決辦法，僅僅是通過減小鉆壓、轉(zhuǎn)速或采用更高級別的鉆頭等方法，來減小鉆頭損壞，但是這樣就犧牲了機械鉆速。

有鑒于此，本發(fā)明人憑借多年的相關(guān)設(shè)計和制造經(jīng)驗，提出一種擴孔式減壓提速鉆頭，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種擴孔式減壓提速鉆頭，能夠?qū)崿F(xiàn)降低井底鉆頭作用面的鉆井液柱壓力，避免鉆頭外圍牙齒損壞，保證鉆頭的使用壽命，從而提高鉆速。

本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，一種擴孔式減壓提速鉆頭，該鉆頭包括鉆頭本體，該鉆頭本體從上至下由上接頭、切削體和下接頭構(gòu)成，所述切削體的直徑大于上接頭和下接頭的直徑；在所述切削體的外周面上沿其周向均勻設(shè)有多個螺旋形排屑槽，排屑槽之間形成螺旋形刀翼；在所述鉆頭本體的上接頭軸向中心設(shè)有一主流道，該主流道延伸至切削體的下部，主流道底端同軸設(shè)有一連通的副流道，所述副流道的孔徑小于主流道的孔徑并貫通下接頭；在所述主流道的孔壁上分別向各排屑槽貫通設(shè)置一向上傾斜的水孔。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述各水孔的軸線與鉆頭本體軸線的夾角為α，0°＜α＜90°。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述各排屑槽的螺旋線與鉆頭本體軸線的空間夾角為β，0°≤β＜90°。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述各刀翼的外側(cè)設(shè)有多個聚晶金剛石PDC復(fù)合片。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述上接頭設(shè)有供與鉆柱連接的外螺紋；所述下接頭設(shè)有供與另一鉆頭連接的內(nèi)螺紋，所述另一鉆頭的直徑小于所述該提速鉆頭切削體的直徑。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述主流道內(nèi)固定設(shè)有一分流閥，所述分流閥為一柱狀體，其軸向設(shè)有一貫通的分流道，在所述分流閥的頂面且環(huán)繞該分流道豎直向下設(shè)有多個分流盲孔，所述分流盲孔的數(shù)量與所述水孔的數(shù)量相同；各分流盲孔底部分別向分流閥柱狀外側(cè)貫通設(shè)有一換向水孔；所述各換向水孔的出口與相對的主流道水孔進口導(dǎo)通。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述分流道的直徑小于所述副流道的直徑。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述換向水孔向上傾斜設(shè)置，換向水孔的傾斜角度與所述水孔的傾斜角度相同。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述分流閥的底部抵靠在主流道與副流道之間的階梯部，分流閥的頂部由一孔用彈簧擋圈固定。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述主流道為一圓孔，所述分流閥為一圓柱體，所述主流道的內(nèi)壁與分流閥的外壁之間設(shè)有周向定位結(jié)構(gòu)。