[實用新型]一種流道表面具有凸包的抗泥包PDC鉆頭

有效

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• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN203603767U
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設計）人: 林敏;曾力哲;楊迎新;徐強;周謐;劉興鐸;楊瑋;陳鑫;陳多禮
• 申請（專利權）人: 西南石油大學;四川川石·克銳達金剛石鉆頭有限公司;四川川慶石油鉆采科技有限公司
• 主分類號: E21B10/46
• 分類號: E21B10/46
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 鄧瑞;錢成岑

技術領域

本實用新型屬于石油天然氣、礦山工程、建筑基礎工程施工、地質、水文等鉆探設備技術領域，特別是涉及一種流道表面具有凸包的抗泥包PDC鉆頭。

背景技術

PDC鉆頭是一種利用聚晶金剛石復合片（即PDC?齒，亦簡稱切削齒或齒）對巖石產生刮切或剪切作用破巖的鉆頭，是現今鉆井工程中使用的主要破巖工具之一，特別是在中軟地層的鉆進中PDC鉆頭使用得最多。為了使鉆頭的切削結構和水力結構達到更好的工作效果，在設計、制造鉆頭時，通常按照一定的規(guī)律將PDC齒分成若干組，同組的PDC?齒固結在同一個齒座上，每個齒座以及分布于其上的PDC齒構成一個切削結構單元，此單元稱為刀翼（齒座為刀翼體）。刀翼之間的溝槽就形成了鉆頭的流道槽。流道槽主要是便于鉆井流體攜帶巖屑從井底排出。

PDC鉆頭在較快鉆進或快速鉆進時，特別是在遇到軟泥巖地層、易吸水膨脹的地層或軟硬交錯的地層時，巖屑量較大，巖屑容易粘附并逐漸聚結在鉆頭的流道表面，阻塞流道，形成泥包。鉆頭泥包會使鉆頭的鉆巖能力顯著下降，而且使切削齒難以有效冷卻，齒的磨損速度加劇，導致鉆速降低，鉆頭使用壽命縮短。泥包嚴重時，鉆頭基本無鉆進能力，無法形成明顯進尺，此時需起下鉆更換鉆頭，這將明顯降低鉆井效率，增加鉆井成本。

實用新型內容

本實用新型的目的就是克服上述現有技術的不足之處，提供一種流道表面具有凸包的抗泥包PDC鉆頭，解決了PDC鉆頭抗泥包問題，從而提高鉆井效率，降低鉆井成本。

本實用新型的目的通過下述技術方案來實現：?

一種流道表面具有凸包的抗泥包PDC鉆頭，包括鉆頭本體，該鉆頭本體下部設有聯(lián)接鉆桿的螺紋接頭，上部設有若干刀翼，刀翼之間的溝槽形成鉆頭的流道槽，所述流道槽表面設有至少兩個凸包。

作為優(yōu)選，所述凸包為球冠狀，這種形狀方便加工，抗泥包效果好。

作為優(yōu)選，所述流道槽表面設有大小不一的凸包，且大的凸包直徑范圍為8-16mm，小的凸包直徑范圍為2-10mm。

上述對于凸包直徑范圍的選取，基于以下原因：若凸包太大，凸包占據流道槽的區(qū)域大，不利于潤滑液的儲存及潤滑效果的發(fā)揮；若凸包太小，會使加工難度增大。

作為優(yōu)選，大小不同的凸包交錯布置，這種布置形式構成凸包交錯區(qū)域，易于對巖屑或巖屑團破碎分解，防泥包效果更好。

作為優(yōu)選，刀翼前側面的流道槽表面設有凸包。PDC鉆頭刮切破巖時首先經過刀翼前側面，所以在此處設置凸包，相比其他地方，能明顯減小巖屑的前期粘附。

作為優(yōu)選，流道槽底面設有凸包。流道槽底面為巖屑集聚最多的地方，所以在此處設置凸包，能有效阻止巖屑集聚及整個流道槽被堵塞。

作為優(yōu)選，刀翼后側面的流道槽表面設有凸包。

本發(fā)明創(chuàng)造的思路來源于生活在土壤中或者棲息于地洞中的動物的降阻抗粘附的體表。為了減少泥土的粘附，某些動物的體表從宏觀上呈現幾何非光滑的體表特征，如蜣螂、螻蛄、穿山甲等動物的非光滑體表。這些動物的體表在黏濕土壤中具有降阻抗粘附效果，其體表呈現出典型的非光滑特征，降阻抗粘附效果非常明顯。

PDC鉆頭鉆進時，鉆井液流體攜帶巖屑從流道槽表面運移，巖屑與流道槽表面接觸。如果流道槽表面為光滑表面，巖屑量較大時，運移任務量大，巖屑易于粘附在流道槽表面形成巖屑團，使流道不暢通，巖屑運移困難，甚至堵塞流道形成泥包。

本實用新型PDC鉆頭的流道槽表面設有凸包，表面不光滑，表面類似于動物體表的凸包狀，此種表面結構能產生防巖屑粘附的效果，其原因在于：1.流道槽表面的凸包能減小巖屑與流道槽接觸的面積，從而減少巖屑在流道槽表面的粘附；2.凸包與流道槽表面形成的拐角區(qū)內，能儲存潤滑液（鉆井液），能對從流道槽表面流過的巖屑起潤滑作用，使巖屑與流道槽表面的粘附力和摩擦力大大下降；3.凸包對巖屑有翹離作用，易使巖屑脫離流道表面；4.流道槽表面凸起的凸包具有碎屑、斷屑的作用，當巖屑（團）流經凸包時，凸起的凸包使巖屑翹離流道表面時，在翹離力的作用下能使巖屑（團）破碎或折斷，使巖屑難以附著和成型（團）。因此，本實用新型能明顯減少或防止巖屑在流道槽表面的附著、堆積，防止流道堵塞及鉆頭泥包，從而提高鉆頭的鉆進效率，降低鉆井成本。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果在于：能明顯減小巖屑在流道槽的粘著，防止流道堵塞，達到抗泥包的目的，從而提高鉆頭鉆進效率，降低鉆井成本。

附圖說明

圖1是實施例一的結構示意圖；

圖2是圖1的俯視圖；

圖3是巖屑經過凸包時的示意圖；

圖4是實施例二的結構示意圖；