[發明專利]帶切削翼肋的旋轉自進式混合射流鉆頭

有效

• 申請號: 201610045851.7
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105649537B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 王國華;秦大偉;熊繼有;譚軍;鄧麗
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B10/43
• 分類號: E21B10/43;E21B10/61
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 裴娜

本發明涉及一種水力噴射徑向水平井鉆井用的帶切削翼肋的旋轉自進式混合射流鉆頭，其包括鉆頭本體、旋轉殼體、及定位螺母。鉆頭本體后端為中空的變徑圓柱體，前端為帶混合腔的中心噴嘴。后端中空圓柱體上加工一級后向噴嘴，前端中空圓柱體上加工有多個前向孔眼，其內部裝有導流閥；中心噴嘴與鉆頭本體流道同軸，外部帶有螺紋，通過定位螺母對旋轉殼體進行定位。旋轉殼體前端布置著朝向側前方的前向噴嘴，旋轉殼體外壁加工有螺旋切削翼肋，硬質合金切削齒固設與切削翼肋表面，切削翼肋之間的導流槽中加工有二級后向噴嘴。本發明能夠解決水力噴射徑向水平井鉆進過程中機械鉆速較低，井徑較小，井眼不規則等問題。

技術領域

本發明涉及水力噴射徑向水平井鉆井用的鉆頭裝置領域，尤其是涉及一種帶切削翼肋的旋轉自進式混合射流鉆頭。

背景技術

隨著油氣資源勘探開發的不斷深入，許多油田步入開發中后期，同時油氣資源類型也逐步由常規向非常規轉變，油氣勘探開發領域逐漸擴展到低孔、低滲、復雜小斷塊、稠油油藏以及局部剩余油藏以及煤層氣、頁巖氣、致密砂巖氣等非常規油藏。水力噴射徑向水平井技術利用高壓水射流在垂直井眼中的某一個或多個層位鉆出一個或多個水平分支井眼，實現“一井多層、一層多眼”開采，從而達到增加油氣通道，增大原井眼泄流半徑，改善液流方向，提高油氣采收率的目的。該技術可以有效的提高單井產量，降低生產成本，同時在非常規油氣開采中也極具發展前景。

在目的層快速有效的鉆出一定直徑和長度的徑向井眼是水力噴射徑向水平井鉆井的核心問題，該技術的核心部件為配套的自進式射流鉆頭。目前，該技術采用的鉆頭結構形式主要有多孔射流鉆頭、旋轉射流鉆頭以及不同設計方式的直旋混合射流鉆頭，這些結構形式的鉆頭雖然能夠實現在儲層中進行鉆進，但仍存在著如下亟需解決的重要問題：(1)射流能量利用不足，巖石破碎效率低，機械鉆速較低；(2)井徑較小，井眼不規則，井眼軌跡無法控制；(3)水平井眼延伸距離短，無法達到設計長度。

鑒于以上現有技術的缺點，本發明的主要目的是提供一種帶切削翼肋的旋轉自進式混合射流鉆頭。

發明內容

本發明提出一種帶切削翼肋的旋轉自進式混合射流鉆頭，解決了現有技術射流鉆頭存在的缺陷。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種帶切削翼肋的旋轉自進式混合射流鉆頭，其包括鉆頭本體、旋轉殼體、以及定位螺母，其中：

所述鉆頭本體后端為中空的變徑圓柱體，前端為帶混合腔的中心噴嘴，所述變徑圓柱體后端面加工有螺紋，所述變徑圓柱體的端面設有與旋轉殼體配合形成密封的環形凸起，所述變徑圓柱體包括后端中空圓柱體和前端中空圓柱體，后端中空圓柱體上加工有一級后向噴嘴，前端中空圓柱體上加工有多個前向孔眼，前端中空圓柱體的內部裝有導流閥，所述中心噴嘴與鉆頭本體的流道同軸，所述中心噴嘴的外部帶有螺紋，并伸出旋轉殼體；

所述旋轉殼體的前端布置著朝向側前方的前向噴嘴，所述旋轉殼體外壁加工有切削翼肋，所述切削翼肋的表面布置有硬質合金切削齒，切削翼肋之間的導流槽中加工有二級后向噴嘴，所述旋轉殼體的后端設有與其環形凸起配合形成密封的環狀凹槽。

與現有技術相比，本發明有益效果如下：(1)中心噴嘴產生的直旋混合射流兼具直射流和旋轉射流的優點，能夠形成深度較大，直徑較大的井眼；前向噴嘴產生的射流具有三維速度，能夠使旋轉殼體自轉，利于井眼規則。

(2)切削翼肋起到穩定支撐作用，利于井身軌跡的控制，旋轉后其上的硬質合金切削齒能夠切屑井筒周圍巖石，利于井徑擴大和井眼規則，減少鉆頭的摩擦阻力。

(3)兩級后向噴嘴為鉆頭提供自進力，利于提高井眼的延伸長度。

(4)本發明結構簡單，組成部件少，保證工具的可靠性。

本發明進一步的改進如下：