[發(fā)明專(zhuān)利]火山巖用鉆頭

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410294334.4
• 申請(qǐng)日: 2014-06-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105201414B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張進(jìn)雙;陳小鋒;陳天成;韓立國(guó);牛新明;白彬珍;孫連環(huán);黃河淳;王甲昌;王磊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): E21B10/54
• 分類(lèi)號(hào): E21B10/54;E21B10/60
• 代理公司: 北京聿宏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯(lián)

本發(fā)明涉及一種火山巖用鉆頭。該火山巖用鉆頭包括：胎體，其設(shè)置有多個(gè)刀翼，所述刀翼自所述胎體的頭部沿所述胎體的外側(cè)延伸至所述胎體的尾部；鉆頭本體，所述胎體設(shè)置于所述鉆頭本體的頭部，所述鉆頭本體的頭部能夠連接至鉆桿；其中所述刀翼的冠部包括構(gòu)造為層狀的孕鑲切削塊，當(dāng)所述鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)，所述孕鑲切削塊磨削巖石。采用這種火山巖用鉆頭鉆進(jìn)時(shí)研磨性好、鉆進(jìn)速度快。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及深井火山巖地層破巖技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種火山巖用鉆頭。

背景技術(shù)

國(guó)內(nèi)油田深井、超深井中深部地層普遍存在研磨性高、硬度大、可鉆性差以及井壁失穩(wěn)等特點(diǎn)，致使鉆進(jìn)機(jī)械在該類(lèi)地層中的鉆速低，鉆井周期長(zhǎng)。PDC(PolycrystallineDiamond Compact)鉆頭和孕鑲金剛石鉆頭是兩種不同的自銳性鉆頭，前者以切削破巖方式為主；后者以微剪切和研磨聯(lián)合作用方式破碎巖石，通常與高速渦輪動(dòng)力鉆具配合使用，但是就現(xiàn)有技術(shù)來(lái)看，上述兩種鉆頭在鉆進(jìn)火山巖等研磨性高的地層時(shí)，易出現(xiàn)難以吃入地層、機(jī)械鉆速低的問(wèn)題。塔里木盆地麥蓋提地區(qū)二疊系火山巖發(fā)育，地層研磨性高、可鉆性差、井壁易失穩(wěn)垮塌，因此，急需一種抗研磨性好、鉆進(jìn)速度快、安全性能高的火山巖用鉆頭。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種火山巖用鉆頭，采用這種火山巖用鉆頭鉆進(jìn)時(shí)研磨性好、鉆進(jìn)速度快，由此縮短鉆進(jìn)工作的周期。

本發(fā)明提出了一種火山巖用鉆頭，包括：胎體，其設(shè)置有多個(gè)刀翼，刀翼自胎體的頭部沿胎體的外側(cè)延伸至胎體的尾部；鉆頭本體，胎體固著于鉆頭本體的頭部，并且鉆頭本體的尾部能夠連接至鉆桿；其中刀翼的冠部包括構(gòu)造為層狀的孕鑲切削塊，當(dāng)鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)，孕鑲切削塊磨削巖石。

由此可以看出，由于該火山巖用鉆頭的刀翼上設(shè)置了能夠切削巖石的孕鑲切削塊，鉆頭進(jìn)入井底開(kāi)始鉆進(jìn)工作時(shí)，首先呈層狀的孕鑲切削塊磨削破碎巖石，另外孕鑲切削塊增加了鉆頭的工作厚度，而鉆頭與井底接觸時(shí)的工作面積減少了，有效提高了鉆頭破巖的效率和鉆頭鉆進(jìn)的速度，由此縮短了鉆進(jìn)工作的周期。

在一個(gè)實(shí)施例中，孕鑲切削塊包括設(shè)置于其表層的表鑲工作層，表鑲工作層設(shè)置有天然金剛石。由此提高刀翼冠部的抗研磨性以及鉆進(jìn)速度。

在一個(gè)實(shí)施例中，孕鑲切削塊還包括孕鑲工作層，孕鑲工作層設(shè)置于表鑲工作層的內(nèi)側(cè)，孕鑲工作層中設(shè)置有人造金剛石單晶體。鉆頭在鉆進(jìn)過(guò)程中，當(dāng)表鑲工作層的天然金剛石消耗完后，再利用刀翼的孕鑲工作層繼續(xù)工作，以此提高鉆頭的使用壽命。

在一個(gè)實(shí)施例中，天然金剛石的粒度為8-10粒/克拉，人造金剛石單晶體的粒度為20-40目。天然金剛石和人造金剛石單晶體的粒度采用上述粒度可以在節(jié)省成本的同時(shí)有效地研磨巖石。

在一個(gè)實(shí)施例中，胎體的組分包括稀土元素。胎體中添加了稀土元素，使得鉆頭的抗彎強(qiáng)度提高30％-50％，硬度提高10％-15％。

在一個(gè)實(shí)施例中，孕鑲切削塊的工作厚度為20-30mm。由此在考慮成本的情況下提高鉆頭的壽命。

在一個(gè)實(shí)施例中，刀翼還包括保徑部，保徑部自刀翼的冠部沿所述胎體的外側(cè)延伸，其中保徑部沿鉆頭軸線方向的長(zhǎng)度不小于90mm，由于保徑部具有劃眼和倒劃眼的作用，刀翼的保徑部采用上述尺寸使得刀翼的保徑效果越好，提高鉆井效果。

在一個(gè)實(shí)施例中，胎體的頭部設(shè)置有6-10個(gè)水眼，并且水眼的直徑為6-15mm。由此及時(shí)沖洗切削下來(lái)的巖石并且及時(shí)為連續(xù)工作的鉆頭冷卻降溫。

在一個(gè)實(shí)施例中，胎體頭部的中心處非干涉式偏心設(shè)置三排齒，其中三排齒中的一排包括3個(gè)PDC復(fù)合片，三排齒中的另兩排包括2個(gè)PDC復(fù)合片。由于PDC復(fù)合片具有耐磨性高、抗沖擊韌性好的特點(diǎn)，胎體頭部的中心處非干涉式偏心設(shè)置三排齒，避免了由于胎體頭部的中心處轉(zhuǎn)速低、線速度慢而導(dǎo)致的該中心處先行磨損的問(wèn)題。