[實用新型]適用于塑性泥巖快速鉆進的鉆頭結構

有效

• 申請號: 201320881240.8
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN203867474U
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 邵詩軍;徐一龍;張超;余意;吳江;黃凱文;羅鳴;李磊;李炎軍;熊永衛;黃亮;曹峰;曾春珉
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海石油（中國）有限公司湛江分公司
• 主分類號: E21B10/60
• 分類號: E21B10/60;E21B10/54;C22C29/08
• 代理公司: 深圳市中知專利商標代理有限公司 44101
• 代理人: 孫皓;林虹

技術領域

本實用新型涉及一種油氣田鉆井技術，特別是一種適用于塑性泥巖的鉆頭結構。?

背景技術

目前，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、鉆柱和鉆頭。其中鉆頭對地層進行切削從而鉆進井眼。但有些地層呈塑性特征，地層不容易被切削，切削齒很難吃入地層；特別是鉆井液密度較高的情況下，井底巖石受鉆井液液柱壓力的影響，會產生一個“壓持效應”，壓持效應的結果帶來了在井底的巖屑產生過多的重復破碎和切削。這些被重復切削后變成細粒巖屑、細粉和井底的濾餅粘混在一起形成井底覆蓋層，在泥巖中鉆井甚至形成粘性很大的塑性團塊，它和井底覆蓋層構成了鉆頭牙輪和牙齒與井底巖石之間的“墊層”。“壓持效應”越大，井底墊層的厚度和壓實程度就越大，從而影響了鉆速，加快了鉆頭的磨損。對于低滲透性地層和非滲透性地層，鉆井液不能及時進入裂紋，使裂紋內壓力極低，此時壓差近似為井底壓力,“壓持效應”更加明顯,機械鉆速會更慢，鉆頭磨損會更加嚴重。?

當泥巖段長時間鉆進，造成返出口鉆井液溫度上升，對防噴器及鉆井液循環系統的抗溫能力形成巨大壓力，同時高溫還會造成鉆井液材料加速老化；低機械鉆速造成巖屑的反復切削，造成鉆井液土含量不斷增加，加上鉆井液材料老化，鉆井液流變性逐漸惡化；隨著鉆井液流變性惡化，環空壓耗增加，井漏風險加大等一系列難題將隨之而來。?

發明內容

本實用新型的目的是提供一種適用于塑性泥巖快速鉆進的鉆頭結構，要解決的技術問題是提高機械鉆速，延長使用壽命。?

本實用新型采用以下技術方案：一種適用于塑性泥巖快速鉆進的鉆頭結構，包括其軸線上設有流道的鉆頭機體，在鉆頭機體的前端分別設有切削齒和水眼，所述水眼向外傾斜設置在鉆頭機體的前端，水眼與流道連通，所述水眼的軸線與切削齒的末端面設置在同一條直線上。?

本實用新型的水眼設有7個，所述水眼分布在鉆頭機體的刀翼之間、鉆頭機體的前端上，水眼的軸線分別與相鄰的切削齒的末端面設置在同一條直線上，每個水眼的后端與流道靠近底部的流道壁連通。?

本實用新型的流道的流道壁上設有耐沖蝕層。?

本實用新型的耐沖蝕層分別設置在流道的底部以及流道與水眼相接的一周的流道壁上。?

本實用新型的耐沖蝕層的厚度為2.2mm。?

本實用新型的耐沖蝕層敷焊在流道的底部以及流道與水眼相接的一周的流道壁上。?

本實用新型與現有技術相比，在鉆頭機體的前端設置向外傾斜的水眼，并使水眼的軸線與切削齒的末端面設置在同一條直線上，使泥漿由原先的平行于刀翼方向向下沖擊井底改變為傾斜噴向切削齒末端面，在鉆頭旋轉速度的帶動下，水力可以快速噴射將被破壞的塑性泥巖底層，降低鉆頭作用面局部壓力，有利于切削進入底層，促進巖石的破壞，還有利對切削齒進行快速冷卻，延長鉆頭使用壽命。?

附圖說明

圖1是本實用新型的內部結構示意圖。?

圖2是本實用新型水眼的位置結構示意圖。?

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。?

如圖1所示，本實用新型的適用于塑性泥巖快速鉆進的鉆頭結構，包括鉆頭機體1，鉆頭機體1的軸線方向上設有流道5，在鉆頭機體1的刀翼上分別設有切削齒3，在鉆頭機體1的前端分別設有水眼2，水眼2向外傾斜設置在鉆頭機體1的前端，水眼2為漏斗狀結構，水眼2的后端與流道5靠近底部的流道壁連通，所述水眼2的軸線與切削齒3的末端面6設置在同一條直線上，在流道5的底部以及流道5與水眼2相接的一周流道壁上設有厚度為2.2mm的耐沖蝕層4，該耐沖蝕層4敷焊在流道5的底部以及流道5與水眼2相接的一周的流道壁上。?

所述耐沖蝕層4采用重量百分比為70％的碳化鎢和30％的鎳材料制成而成，敷焊方法可以為氧乙炔、激光熔覆或者是等離子弧焊相結合的方法將耐沖蝕成4敷焊在流道5的底部以及流道5與水眼2相接的一周的流道壁上。?

如圖2所示，水眼2設置有7個，均是以鉆頭機體1的軸線為中心，向外傾斜設置，水眼2分布在鉆頭機體1的刀翼之間、鉆頭機體1的前端上，水眼2與切削齒3的末端面6相鄰并且水眼2的軸線分別與相鄰的切削齒3的末端面6設置在同一條直線上，每個水眼2的后端與流道5靠近底部的流道壁連通。?

本實用新型具體操作方法如下：?

一、將該鉆頭連接在鉆柱的最下端，并下入井內；?

二、鉆遇新地層時，根據相應的噴嘴大小調整水力；?

三、按常規作業程序進行鉆進作業。?