[實用新型]一種水平井斜交后混式射流磨鉆頭

有效

• 申請號: 201520297639.0
• 申請日: 2015-05-11
• 公開（公告）號: CN204663403U
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發明（設計）人: 陳緒躍;高德利;郭柏云
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: E21B10/60
• 分類號: E21B10/60
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于鉆井與油氣工程領域，具體涉及一種水平井斜交后混式射流磨鉆頭。

背景技術

眾所周知，攜巖是水平井和大位移井鉆井的一個重要難題，如果巖屑攜帶效果達不到要求，會導致諸多問題發生，如高摩阻和高扭矩，沉砂卡鉆，下套管與固井困難，鉆具磨損嚴重，測井儀器下入作業困難等，甚至導致鉆井作業可能被迫中止。然而，最近由中國石油大學(北京)研發的水平井安全高效泥漿鉆井射流磨鉆頭(CN201310654747.4)和水平井安全高效氣體鉆井射流磨鉆頭(CN201310654718.8)不僅可以減小井底壓差，提高機械鉆速，還可基于射流磨原理將巖屑粉碎，達到液固懸浮流動狀態，能從根本上消除水平井中的巖屑床。但是射流磨鉆頭水力結構復雜，加工起來比較困難，并且射流磨鉆頭反向高速射流噴嘴距離鉆頭端部較遠，降低井底壓差的效果不是很好，因此，其水力結構可以進一步精簡優化。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種水平井斜交后混式射流磨鉆頭，通過湍流負壓抽砂裝置抽吸井底流體，減小井底壓差，實現欠平衡而提高機械鉆速；通過斜交后混式射流粉碎裝置粉碎巖屑，提高攜巖效率，從根本上消除水平井中的巖屑床。

為實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案如下：

一種水平井斜交后混式射流磨鉆頭，包括PDC鉆頭、湍流負壓抽砂裝置、斜交后混式射流粉碎裝置。

PDC鉆頭包括鉆頭體、主流道、保徑、鉆頭端部排屑槽、PDC刀翼；PDC刀翼是水平井斜交后混式射流磨鉆頭切削巖石的工作部分，其表面布有PDC切削齒；鉆頭端部排屑槽布置在PDC刀翼之間；保徑布置在鉆頭端部的外側，保徑沒有布置排屑槽。

湍流負壓抽砂裝置包括井底巖屑攪動與清洗噴嘴、巖屑吸入管；井底巖屑攪動與清洗噴嘴的入口與PDC鉆頭的主流道連通，井底巖屑攪動與清洗噴嘴的出口與PDC鉆頭端部排屑槽連接；巖屑吸入管入口與PDC鉆頭端部排屑槽的外端連接，巖屑吸入管出口與負壓混合室的外側連通；湍流負壓抽砂裝置是抽吸井底流體，減小井底壓差，實現欠平衡而提高機械鉆速的關鍵機構，一方面不對稱布置的井底巖屑攪動與清洗噴嘴與鉆頭旋轉聯合作用產生井底湍流流場，改善井底巖石和巖屑的受力狀況，提升井底清巖效率，另一方面，負壓混合室產生的負壓通過巖屑吸入管抽吸井底流體使井底局部壓力降低，減小壓差，從而促進巖屑脫離井底并加速上返，局部欠平衡提高機械鉆速。

斜交后混式射流粉碎裝置包括反向高速射流噴嘴、負壓混合室、喉管、巖屑解離加速管、粉碎靶體、粉碎倉、旁通；反向高速射流噴嘴與井底巖屑攪動與清洗噴嘴反向設置，反向高速射流噴嘴入口與PDC鉆頭的主流道連通，反向高速射流噴嘴的出口與負壓混合室的下端聯通，負壓混合室的上端與喉管對接連通，喉管與巖屑解離加速管對接連通，巖屑解離加速管出口與粉碎倉連通，粉碎倉內安有粉碎靶體正對著巖屑解離加速管出口，粉碎靶體的靶面與巖屑解離加速管的軸線呈0°-90°的夾角，粉碎倉與旁通連通，旁通為入口小出口大的擴散性圓管；斜交后混式射流粉碎裝置是水平井斜交后混式射流磨鉆頭的關鍵機構，一方面斜交后混式射流粉碎裝置的反向高速射流噴嘴出口在負壓混合室產生負壓，抽吸巖屑，另一方面斜交后混式射流粉碎裝置基于高聚能射流的超細粉碎原理充分粉碎巖屑，大大提高巖屑的運移效率。

綜上所述，與現有技術相比，本實用新型具有以下良好效果：

(1)由于目前射流磨鉆頭射流磨鉆頭水力結構復雜，反向高速射流噴嘴的出口位于混合室內，加工起來比較困難。本實用新型的反向高速射流噴嘴的出口與負壓混合室的下端聯通，并且以井底巖屑攪動與清洗噴嘴代替了目前射流磨鉆頭的鉆頭噴嘴及井底巖屑攪動與清洗流道，精簡了目前射流磨鉆頭射流磨鉆頭的水力結構，讓其更易加工。

(2)由于目前射流磨鉆頭反向高速射流噴嘴出口距離鉆頭端部較遠，降低井底壓差的效果不是很好。本實用新型的反向高速射流噴嘴的出口與負壓混合室的下端聯通，并且巖屑吸入管出口與負壓混合室的外側連通，縮短了射流磨鉆頭反向高速射流噴嘴出口距離鉆頭端部的距離，能有效抽吸井底流體，進一步減小井底壓差，實現井底局部欠平衡，有效提高機械鉆速。

(3)本實用新型的斜交后混式射流粉碎裝置基于高聚能射流的超細粉碎技術能夠粉碎巖屑，大大降低水平井中巖屑的沉降末速，提高攜巖效率，從根本上消除水平井中的巖屑床。

附圖說明

圖1為水平井斜交后混式射流磨鉆頭的示意圖；

圖2為水平井斜交后混式射流磨鉆頭沿圖1右視示意圖；