[實用新型]一種特型拒泥包PDC鉆頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721334339.0
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN207229013U
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張占奎;于振忠;褚方磊;劉超
• 申請（專利權(quán)）人: 滄州格銳特鉆頭有限公司
• 主分類號: E21B10/00
• 分類號: E21B10/00;E21B10/43;E21B10/60
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司51230
• 代理人: 廖祥文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種石油天氣鉆井勘探工程技術(shù)領(lǐng)域，更具體的是涉及一種特型拒泥包PDC鉆頭。

背景技術(shù)

在鉆井過程中，鉆頭是破碎巖石的主要工具，井眼是由鉆頭破碎巖石而形成的。一個井眼形成得好壞，所用時間的長短，除與所鉆地層巖石的特性和鉆頭本身的性能有關(guān)外，更與鉆頭和地層之間的相互匹配程度有關(guān)。鉆頭的合理選型對提高鉆進(jìn)速度、降低鉆井綜合成本起著重要作用。

鉆頭是進(jìn)行石油鉆井工作的重要工具之一，鉆頭是否適應(yīng)巖石性質(zhì)及其質(zhì)量的好壞，在選用鉆井工藝方面起著非常重要的作用，特別是對鉆井質(zhì)量、鉆探速度、鉆井成本方面產(chǎn)生著巨大的影響，PDC鉆頭是當(dāng)今石油和天然氣勘探開發(fā)行業(yè)廣泛使用的一種破顏工具，它有效地提高了機(jī)械鉆具，縮短了鉆井周期。

在石油天氣鉆井勘探工程中，胎體PDC鉆頭和鋼體PDC鉆頭具有機(jī)械鉆速快、壽命長、進(jìn)尺多、井下安全等優(yōu)點，所以在石油天然氣勘探鉆井工程中被廣泛使用。目前現(xiàn)有的常規(guī)PDC鉆頭具有以下缺陷：

在鉆遇粘度較大的軟泥巖地層、易吸水膨脹地層、粘土層、膠質(zhì)泥巖地層容易出現(xiàn)鉆頭泥包現(xiàn)象引起鉆頭無進(jìn)尺，嚴(yán)重情況下造成卡鉆、井漏、井噴等惡性事故。

常規(guī)鉆頭容易泥包成因分析：

在正常的石油天氣鉆井勘探工程中，PDC鉆頭在鉆遇粘度較大的粘土層或膠質(zhì)泥巖底層時，由于PDC復(fù)合片以剪切形式切削不同深度的土巖層，屢見的黃色粘土和暗紅色膠質(zhì)泥巖在PDC切削時受到切削擠壓，逐漸將粘度較大的軟質(zhì)泥巖擠壓附著在刀翼表面上，隨鉆頭鉆進(jìn)，粘度較大的軟質(zhì)泥巖沿鉆頭刀翼表面作為導(dǎo)向面擠壓到排屑槽內(nèi)，隨時間延長，擠壓到排屑槽的膠質(zhì)泥巖越多，最終將整個排屑槽幾乎擠滿堵死，擠壓的巖屑攢積在切削齒周圍，積壓過多造成排屑槽堵塞及鉆頭整體泥包現(xiàn)象，出現(xiàn)這種現(xiàn)象會引起鉆頭無進(jìn)尺、卡鉆、井漏、井噴等惡性事故。

在這種工況和技術(shù)背景下發(fā)明一種特型拒泥包PDC鉆頭有效的防止鉆頭泥包現(xiàn)象造成機(jī)械鉆速低和卡鉆、井漏、井噴等嚴(yán)重事故。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：為了解決現(xiàn)有鋼體PDC鉆頭、胎體PDC鉆頭在各井段鉆進(jìn)中，所鉆遇粘度較大的軟泥巖地層、易吸水膨脹地層、粘土層或膠質(zhì)泥巖出現(xiàn)的泥包現(xiàn)象的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種特型拒泥包PDC鉆頭。

本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的具體采用以下技術(shù)方案：

一種特型拒泥包PDC鉆頭，包括鉆頭主體、位于鉆頭主體下部且連接鉆桿的螺紋接頭、位于鉆頭主體上部的若干刀翼，兩個相鄰刀翼之間的溝槽形成排屑槽，每個刀翼上均安裝有復(fù)合片，每個刀翼的一側(cè)面設(shè)置有拒泥包陷槽，所述的拒泥包陷槽外邊緣起始于復(fù)合片下方，拒泥包陷槽內(nèi)邊緣終止于排屑槽。

進(jìn)一步地，刀翼由依次連接的內(nèi)錐部、鼻部和外錐部構(gòu)成，拒泥包陷槽的外邊緣為內(nèi)錐部、鼻部和外錐部構(gòu)成的輪廓軌跡線偏移到復(fù)合片下部形成，拒泥包陷槽的外邊緣至排屑槽形成刀翼第二特征面，將第二特征面向鉆頭工作的反方向去除材料形成拒泥包陷槽。

進(jìn)一步地，拒泥包陷槽的外邊緣為內(nèi)錐部、鼻部和外錐部構(gòu)成的輪廓軌跡線偏移到復(fù)合片下部10～20mm形成，將第二特征面向鉆頭工作的反方向去除5～8mm材料形成拒泥包陷槽。

進(jìn)一步地，所述的鉆頭主體上設(shè)置有多個噴嘴。

工作原理：

設(shè)有拒泥包陷槽的PDC鉆頭，可將擠壓的膠質(zhì)泥巖通過復(fù)合片下端刀翼第一表面10～20mm距離后，斷開與刀翼表面的接觸，與刀翼第二表面構(gòu)成一定空間形成懸空狀態(tài)。由地面主設(shè)備泥漿泵將鉆井液通過高壓管匯→鉆桿→鉆鋌→鉆頭噴嘴。將泥漿泵輸送的鉆井液通過鉆頭噴嘴形成高壓射流和流場回旋，將形成懸浮狀態(tài)的膠質(zhì)泥巖沖斷并隨鉆井液排出井外帶到地面。有效地拒隔膠質(zhì)泥巖向排屑槽擠壓，不斷地重復(fù)上述工作狀況。有效的防止鉆頭泥包現(xiàn)象造成機(jī)械鉆速低和卡鉆、井漏、井噴等嚴(yán)重事故。

本發(fā)明的有益效果如下：

1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，能夠有效地利用特型拒泥包陷槽將所泥包的物體介質(zhì)拒絕擠導(dǎo)到排屑槽內(nèi)，不存留泥包的機(jī)會。使鉆井液攜帶切削下的巖屑，通過順暢的排屑槽快速離開井底帶到地面，減少巖屑在井底的滯留時間造成二次切削而影響機(jī)械鉆速，極大的提高了而提高了石油天氣鉆井勘探工程機(jī)械鉆速，縮短了石油天氣鉆井勘探工程建井周期，減少了因石油天氣鉆井勘探工程對環(huán)境的污染、提高了石油天然氣勘探開發(fā)的速度和效率。