[發(fā)明專利]井底負(fù)壓上返噴嘴PDC鉆頭

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310566211.7
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103556953A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊永印;曹剛
• 申請（專利權(quán)）人: 山東國岳金剛石制品有限公司
• 主分類號: E21B10/60
• 分類號: E21B10/60
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標(biāo)代理有限公司 37212
• 代理人: 耿霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油、地質(zhì)鉆頭裝置領(lǐng)域，具體涉及一種井底負(fù)壓上返噴嘴PDC鉆頭。

背景技術(shù)

目前在石油鉆井過程中，無論用牙輪鉆頭或PDC鉆頭，都要用泥漿或者水利清洗鉆頭表面使鉆頭清潔不泥包，但是在掩沒噴射條件下，用水壓將巖屑沖離井底，各種噴射方法都受到泵壓的限制，泵壓過高泥漿泵和鉆具容易沖壞，影響鉆進(jìn)速度和井下安全，例如，高壓噴射鉆井。

專利號為201220610777.6的中國專利公開了一種螺旋葉片旋流式流道鉆頭，這種鉆頭噴出的水能夠形成旋轉(zhuǎn)水射流，旋轉(zhuǎn)水射流與地層巖石形成的夾角對巖石有一個(gè)剪切力，剪切力在高壓流體作用下將巖石從巖體上剝離下來，從而實(shí)現(xiàn)碎巖和清洗鉆頭的效果，但這種鉆頭對巖屑上返效果不好。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于：提供一種巖屑上返效果好、鉆頭磨損小、使用壽命長的井底負(fù)壓上返噴嘴PDC鉆頭。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為：

所述井底負(fù)壓上返噴嘴PDC鉆頭，包括PDC鉆頭、設(shè)置在PDC鉆頭上的刀翼和PDC鉆頭內(nèi)部的多個(gè)普通水道，普通水道出水口處設(shè)有噴嘴，PDC鉆頭內(nèi)部還設(shè)有上返水道，上返水道由下水道，彎頭和上水道構(gòu)成，下水道連接彎頭，彎頭連接上水道，上水道出水口處設(shè)有上返噴嘴，噴嘴與上返噴嘴反方向設(shè)置。

本發(fā)明所述上返水道及上返噴嘴的設(shè)置改變了PDC鉆頭上的水流方向，與普通水道上PDC鉆頭噴嘴的出水方向相反，普通水道及噴嘴結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有PDC鉆頭一致，在常規(guī)鉆進(jìn)泵壓條件下，上返水道及上返噴嘴的設(shè)置能夠加快巖屑的上返速度并阻止井壁掉塊停留在PDC鉆頭之上，減少了PDC鉆頭對巖屑和井壁掉塊的二次破碎和磨損，提高鉆進(jìn)的機(jī)械鉆速和使用壽命。

所述上返水道設(shè)置多個(gè)，一般設(shè)置1-2個(gè)即可，其他水道均為普通水道，在減少巖屑和井壁掉塊對PDC鉆頭的磨損、提高鉆進(jìn)的機(jī)械轉(zhuǎn)速的同時(shí)，兼顧材料和工藝的節(jié)省，合理利用資源。

所述上返水道和上返噴嘴為硬質(zhì)合金，硬質(zhì)合金硬度高、耐磨，能夠增加上返水道及噴嘴耐磨性，提高PDC鉆頭的使用壽命。

所述上返水道與上返噴嘴有三種制作方式：

方法一，在PDC鉆頭內(nèi)部和刀翼上打通孔，形成上返水道，PDC鉆頭與刀翼對接的位置為上返水道出水口，在上返水道出水口用絲攻制作內(nèi)螺紋，然后將上返噴嘴擰在上返水道出水口處，為保證上返水道與上返噴嘴之間的密封性，還可在兩者連接處設(shè)置密封圈。

方法二，在PDC鉆頭內(nèi)部和刀翼上打通孔，將外層鍍有硬質(zhì)合金的上返水道和上返噴嘴采用釬焊焊接，然后將兩者再次采用釬焊焊接在PDC鉆頭內(nèi)部和刀翼上的通孔內(nèi)，釬焊可以填充上返水道、上返噴嘴與通孔之間的空隙并使焊料與母材相互擴(kuò)散，保證上返水道與上返噴嘴之間的密封效果以及上返水道和上返噴嘴的牢固性。

方法三，在PDC鉆頭內(nèi)部和刀翼上打通孔，利用無壓鋟浸法將外層鍍有硬質(zhì)合金的上返噴嘴和上返水道裝入石墨模芯，并置入PDC鉆頭內(nèi)部和刀翼上的通孔內(nèi)，而后在縫隙間裝滿碳化鎢振實(shí)，再用錳白銅合金熔化后澆鑄，此種方法也可以實(shí)現(xiàn)上返水道與上返噴嘴之間的密封效果以及上返水道和上返噴嘴的固定。

上返水道與上返噴嘴的設(shè)置也可以采取其他可實(shí)現(xiàn)的方法，不限于以上三種。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明PDC鉆頭上返噴嘴噴出的水流方向與其他噴嘴方向相反，利用水利提高巖屑上返速度、清潔井底，使井底產(chǎn)生水壓略低于液柱壓力，上返噴嘴噴射水壓將巖屑剝離PDC鉆頭，上返水射流使巖屑加速排到地面，這樣井底巖屑清理的更為干凈、迅速，從而提高機(jī)械轉(zhuǎn)速，減輕巖屑和井壁掉塊對PDC鉆頭的磨損，提高PDC鉆頭的使用壽命。

經(jīng)驗(yàn)證，在勝利油田坨50一平1井，使用本發(fā)明，井斜86度，井深3600～4108m，進(jìn)尺為580m，純鉆時(shí)為93.5h,機(jī)械鉆速為6.2m/h；臨井坨58一斜7井，使用普通PDC鉆頭，進(jìn)尺為18m，純鉆時(shí)10h，機(jī)械鉆速1.8m/h，由此可見本發(fā)明使用效果相當(dāng)明顯。

附圖說明

圖1本發(fā)明剖視圖。

圖中：1PDC鉆頭、2下水道、3彎頭、4上水道、5上返噴嘴、6上返水道、7噴嘴、8普通水道、9刀翼。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述。

實(shí)施例1：