[實用新型]一種用于微鉆試驗剛體PDC無心鉆頭

有效

• 申請號: 201220457638.4
• 申請日: 2012-09-10
• 公開（公告）號: CN202882768U
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 王紅波;舒尚文;孫起昱;陳祥久;王愛芳;涂運中
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化集團中原石油勘探局鉆井工程技術研究院
• 主分類號: E21B10/46
• 分類號: E21B10/46
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 韓天寶

技術領域

本實用新型涉及一種用于微鉆試驗剛體PDC無心鉆頭，屬于石油工程鉆井用鉆頭技術領域。

背景技術

在設計PDC鉆頭時，必須針對典型的巖層，研究PDC復合片最合理的前傾角及旁通角，以保證PDC復合片的壽命以及對巖層的攻擊力都達到最大化，目前，多采用仿真分析的方法進行力學分析來確定角度是否合理，但由于仿真分析軟件對結構分析具有一定的局限性，而且對計算機配置要求高，導致分析的結果往往與實際具有較大的差別，而且仿真分析的結果缺少實際應用的驗證。

對已經確定設計好前傾角及旁通角的PDC鉆頭，選擇最合適的鉆井參數如鉆井液參數、鉆壓及轉速也比較困難，現在多使用仿真軟件分析，或根據已鉆井的經驗數據推導出該PDC鉆頭的鉆井參數，這樣得出的結果在實際應用中并不能達到十分滿意的效果。

確定巖石的可鉆性也可以通過微鉆試驗來實現，選取典型的巖石制作樣本，通過微鉆試驗獲取鉆速指標、磨損指標作為評價巖石可鉆性的標準。

專利CN200910009190.2公開了一種微取心PDC鉆頭，主要由鉆頭基體、刀翼、PDC切削齒、噴嘴、流道和排屑槽組成，噴嘴安裝在鉆頭基體上，刀翼固定在鉆頭基體上，PDC切削齒布置在刀翼上；鉆頭中心區域沒有布置PDC切削齒；鉆頭基體中心區域有一個允許鉆頭鉆進時形成的微巖心進入的凹槽，與凹槽平滑連接為一體的大流道比其它流道深，而且其周向尺寸是隨著鉆頭徑向尺寸的增大而增大的；排屑槽在鉆頭徑向上的寬度大于微巖心的直徑。但該鉆頭的主要目的是為了保證地面上能夠獲取尺寸比普通巖屑大得多的微巖心，供地質工作者作巖石信息鑒定之用。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種用于微鉆試驗剛體PDC無心鉆頭，該鉆頭用于微鉆試驗后，對解決現有技術中存在的無法確定鉆頭結構參數、鉆井工藝參數及巖石的可鉆性具有一定的幫助。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種用于微鉆試驗剛體PDC無心鉆頭，包括鉆頭剛體、保徑齒、PDC復合片，鉆頭剛體上開有水眼，鉆頭剛體外側開排屑槽和保徑齒安裝槽，保徑齒安裝在鉆頭剛體外側的保徑齒安裝槽內，鉆頭剛體上部為接頭，下部為PDC復合片安裝槽，PDC復合片安裝槽呈120°均布，深度為PDC復合片的半徑；PDC復合片安裝在鉆頭剛體下部的PDC復合片安裝槽內。

PDC復合片安裝槽的前傾角為5-25°，旁通角為5-20°。

所述的鉆頭剛體（1）外側的排屑槽（5）為梅花狀。

鉆頭剛體上開有水眼為3個，呈120°均布。

本實用新型可通過改變PDC復合片前傾角及旁通角的角度，制作成系列鉆頭，采用不同的鉆井參數進行微鉆試驗，評判PDC復合片切削齒傾角對地層的適應性，即可確定合適的鉆頭結構參數、選擇適宜的鉆井參數、對巖石的可鉆性進行分級。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的結構示意圖。

圖2為圖1中鉆頭剛體1的仰視圖。

圖3為圖1仰視圖。

具體實施方式

下面結合附圖對實用新型作進一步說明。

參照圖1~圖3，本實用新型實施例由鉆頭剛體1、保徑齒2、PDC復合片3組成，鉆頭剛體1上開有水眼4，鉆頭剛體1外側開排屑槽5和保徑齒安裝槽6，保徑齒2安裝在鉆頭剛體1外側的保徑齒安裝槽6內，鉆頭剛體1上部為接頭7，下部為PDC復合片安裝槽8，PDC復合片安裝槽8呈120°均布，深度為PDC復合片3的半徑；PDC復合片3安裝在鉆頭剛體1下部的PDC復合片安裝槽8內。

所述的PDC復合片安裝槽8的前傾角為5-25°，旁通角為5-20°。

所述的鉆頭剛體1外側的排屑槽5為梅花狀。

所述的鉆頭剛體1上的水眼4為3個，呈120°均布。

本實用新型在作業過程中時，為了驗證已確定PDC復合片3前傾角及旁通角的合理性，使PDC復合片安裝槽8前傾角在5-25°間變動，旁通角在5-20°間變動，制作成系列微型鉆頭，然后采用不同的鉆井參數進行微鉆試驗，PDC復合片3不斷的切削巖石，鉆井液通過水眼4冷卻PDC復合片3，并將鉆屑從排屑槽5中攜帶出來，保徑齒2能防止鉆頭外徑被磨損。根據微鉆頭鉆進的機械鉆速及PDC復合片3的磨損程度評判切削齒傾角對地層的適應性、選擇合適的鉆井參數、以及對巖石的可鉆性進行分級。