[發(fā)明專利]主動防斜鉆頭

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711246039.1
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN109869095A
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 彭燁;關(guān)舒?zhèn)?/a>;張棟;王明瑞;于建賓;陳曦;田京燕;汪為濤;徐玉超;張坤;孫駿
• 申請（專利權(quán)）人: 中石化石油工程技術(shù)服務(wù)有限公司;中石化勝利石油工程有限公司;中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
• 主分類號: E21B10/43
• 分類號: E21B10/43;E21B10/54;E21B7/10
• 代理公司: 東營雙橋?qū)＠碛邢挢?zé)任公司 37107
• 代理人: 侯華頌;李勇

一種主動防斜鉆頭主要由鉆頭體、刀翼、保徑塊、流道、中心孔、噴嘴和接頭組成，刀翼上布置有切削元件和輔助元件，保徑塊上布置有保徑元件，優(yōu)化布置刀翼和切削元件的位置和角度，實現(xiàn)一個指向一塊保徑塊的側(cè)向力。通過在保徑塊上設(shè)計主動切邊元件以提高鉆頭的側(cè)切能力和擴(kuò)眼能力，以實現(xiàn)主動降斜的目的。通過加大承受側(cè)向力保徑塊面積以提高保徑塊的承載能力，在保徑塊上布置耐磨元件以提高此保徑塊的耐磨能力和保徑能力，設(shè)計減摩元件和提高保徑塊光潔度以降低此保徑塊的摩擦系數(shù)、提高鉆頭抗回旋能力，提高鉆頭壽命和進(jìn)尺。有利于油氣田和礦場勘探開發(fā)提速和降本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石油及地質(zhì)鉆頭，屬于石油及地質(zhì)鉆探工具領(lǐng)域，特別適用于石油、地質(zhì)鉆井配套使用的PDC鉆頭及金剛石鉆頭。

背景技術(shù)

PDC鉆頭及金剛石鉆頭在石油及地質(zhì)鉆井中應(yīng)用越來越廣泛，在軟到極硬地層中能取得好的使用效果和良好的經(jīng)濟(jì)效益，受到石油界和地質(zhì)界的廣泛重視。常規(guī)PDC鉆頭和金剛石鉆頭的設(shè)計以平衡設(shè)計為原則，以深錐和雙錐等冠部形狀作為被動防斜技術(shù)，應(yīng)用到設(shè)計之中，起到一定的定心作用和穩(wěn)斜作用。在一些山前構(gòu)造和高陡坡構(gòu)造等地質(zhì)條件下鉆井，自然造斜力很大，自然造斜趨勢很強(qiáng)，防斜難度更大，急需要更強(qiáng)防斜能力的鉆頭，尤其是具有主動防斜能力的鉆頭。對井下防斜技術(shù)研究表明，隨著鉆頭井徑擴(kuò)大系數(shù)的增大，鉆井增斜趨勢降低、降斜趨勢增強(qiáng)。基于此，需要研究嚴(yán)重增強(qiáng)主動擴(kuò)眼能力的鉆頭，即主動防斜能力的鉆頭。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決常規(guī)PDC鉆頭和金剛石鉆頭只具有被動防斜能力，不具備主動防斜能力，且防斜能力較差的問題，提供一種主動防斜鉆頭，以提高PDC鉆頭和金剛石鉆頭主動防斜能力，達(dá)到降低山前構(gòu)造和高陡坡構(gòu)造等防斜難度大地區(qū)鉆井的防斜和降斜難度，提高這些地區(qū)的機(jī)械鉆速，降低鉆井成本和加快油氣田和礦場等勘探開發(fā)速度的目的。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括：

主動防斜鉆頭，包括鉆頭體，設(shè)置在鉆頭體上的刀翼、中心孔、噴嘴、接頭，刀翼之間的流道，以及，設(shè)置在刀翼保徑段上的保徑塊，設(shè)置在保徑塊上的保徑元件，設(shè)置在刀翼冠部的切削元件，在刀翼保徑塊上還設(shè)有主動切邊元件、減摩元件和倒劃眼元件，其中，主動切邊元件分布在保徑塊的上端前緣，倒劃眼元件分布在保徑塊的下端前緣，保徑元件、減摩元件分布在保徑塊3的圓柱面上；在刀翼冠部還設(shè)置有輔切削元件，輔切削元件分布在切削元件之后；刀翼和切削元件的位置和角度滿足其側(cè)向力指向一塊保徑塊。

上述方案中還包括設(shè)置在刀翼冠部的輔助元件。輔助元件包括吃入元件、緩沖保護(hù)元件。輔助元件包括PDC復(fù)合片、孕鑲金剛石塊、硬質(zhì)合金、超硬材料元件或表面強(qiáng)化的鋼件，形狀包括圓柱形、弧頂形、楔形、錐形、臺形或組合曲線形。

切削元件、輔切削元件，包括PDC復(fù)合片、孕鑲金剛石塊、TSP或天然金剛石，形狀包括圓柱形、弧頂形、楔形、錐形、臺形、波浪形或組合曲線形。

保徑元件、主動切邊元件、減摩元件和倒劃眼元件包括PDC復(fù)合片、孕鑲金剛石塊、硬質(zhì)合金，或者是表面強(qiáng)化涂層或堆焊層，形狀包括圓柱形、弧頂形、楔形、錐形、臺形或組合曲線形。

PDC復(fù)合片包括單倒角、雙倒角、多倒角或倒圓角。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的主動防斜鉆頭通過在刀翼不同位置增設(shè)不同的部件，優(yōu)化布置刀翼和切削元件的位置和角度，實現(xiàn)側(cè)向力指向一塊保徑塊。通過在保徑塊上設(shè)計主動切邊元件以提高鉆頭的側(cè)切能力和擴(kuò)眼能力，以實現(xiàn)主動降斜的目的。通過加大承受側(cè)向力保徑塊面積以提高保徑塊的承載能力，在保徑塊上布置減磨元件以提高此保徑塊的耐磨能力和保徑能力，設(shè)計減摩元件和提高保徑塊光潔度以降低此保徑塊的摩擦系數(shù)、提高鉆頭抗回旋能力，提高鉆頭壽命和進(jìn)尺。有利于油氣田和礦場勘探開發(fā)提速和降本。

附圖說明

圖1 一種主動防斜鉆頭俯視圖；

圖2 一種主動防斜鉆頭主視圖；