[實用新型]主動防斜鉆頭

有效

• 申請號: 201721646629.9
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN207660548U
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 彭燁;關舒偉;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）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;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: 東營雙橋專利代理有限責任公司 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，優化布置刀翼和切削元件的位置和角度，實現一個指向一塊保徑塊的側向力。通過在保徑塊上設計主動切邊元件以提高鉆頭的側切能力和擴眼能力，以實現主動降斜的目的。通過加大承受側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、提高鉆頭抗回旋能力，提高鉆頭壽命和進尺。有利于油氣田和礦場勘探開發提速和降本。

技術領域

本實用新型涉及一種石油及地質鉆頭，屬于石油及地質鉆探工具領域，特別適用于石油、地質鉆井配套使用的PDC鉆頭及金剛石鉆頭。

背景技術

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

實用新型內容

本實用新型為解決常規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，達到降低山前構造和高陡坡構造等防斜難度大地區鉆井的防斜和降斜難度，提高這些地區的機械鉆速，降低鉆井成本和加快油氣田和礦場等勘探開發速度的目的。

為實現上述目的，本實用新型的技術方案包括：

主動防斜鉆頭，包括鉆頭體，設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，設置在刀翼保徑段上的保徑塊，設置在保徑塊上的保徑元件，設置在刀翼冠部的切削元件，在刀翼保徑塊上還設有主動切邊元件、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向力指向一塊保徑塊。

上述方案中還包括設置在刀翼冠部的輔助元件。輔助元件包括吃入元件、緩沖保護元件。輔助元件包括PDC復合片、孕鑲金剛石塊、硬質合金、超硬材料元件或表面強化的鋼件，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復合片、孕鑲金剛石塊、硬質合金，或者是表面強化涂層或堆焊層，形狀包括圓柱形、弧頂形、楔形、錐形、臺形或組合曲線形。

PDC復合片包括單倒角、雙倒角、多倒角或倒圓角。

本實用新型的有益效果：本實用新型的主動防斜鉆頭通過在刀翼不同位置增設不同的部件，優化布置刀翼和切削元件的位置和角度，實現側向力指向一塊保徑塊。通過在保徑塊上設計主動切邊元件以提高鉆頭的側切能力和擴眼能力，以實現主動降斜的目的。通過加大承受側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、提高鉆頭抗回旋能力，提高鉆頭壽命和進尺。有利于油氣田和礦場勘探開發提速和降本。

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；