[發明專利]一種采用高低壓組合噴嘴的PDC鉆頭

在審

• 申請號: 202010326488.2
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111322015A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 劉成亮;杜起浪
• 申請（專利權）人: 成都迪普金剛石鉆頭有限責任公司
• 主分類號: E21B10/61
• 分類號: E21B10/61;E21B10/43;E21B10/54
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

本發明公開了一種采用高低壓組合噴嘴的PDC鉆頭，包括接頭（1）和鉆頭本體（2），所述鉆頭本體（2）的冠部外表面沿周向設置有多個刀翼（3），相鄰刀翼（3）之間形成排屑槽（4），排屑槽（4）內設有多個低壓噴嘴（5），所述刀翼（3）冠部外表面沿徑向設有多排切削齒（6），所述刀翼（3）的肩部的前刀面采用臺階式結構設置有L型臺階（7），所述L型臺階（7）的臺階面上安裝有至少一個高壓噴嘴（8）。本發明中，高壓噴嘴（8）與低壓噴嘴（5）的搭配既有利于對鉆頭關鍵部位切削齒（6）的冷卻和沖洗，又有利于鉆頭的整體排屑，提升鉆頭的巖屑運移能力，延長切削齒的使用壽命。

技術領域

本發明涉及鉆井鉆頭領域，尤其是一種采用高低壓組合噴嘴的PDC鉆頭。

背景技術

近年來，隨著PDC鉆頭的技術的發展以及PDC切削齒技術的改進，固定切削齒PDC鉆頭越來越多的被用于更為復雜的工況，這對PDC鉆頭的性能也提出了更高的挑戰。通常PDC鉆頭的切削齒焊接在刀翼上，刀翼上不同位置的切削齒切削巖石的區域不同，但每顆切削齒切削巖石的區域基本是固定的。在硬研磨性地層以及復雜定向鉆井作業中，PDC鉆頭肩部的切削齒因為距離鉆頭中心軸線更遠，鉆頭在旋轉鉆進的過程中肩部的切削齒線速度高，切削齒切削區域的局部會有很高的溫度，耐磨性變差，因而往往最先被磨鈍失去攻擊力，這大大限制了鉆頭的使用壽命，鉆井成本也更高。

發明內容

本發明的目的在于，針對上述問題，提出一種采用高低壓組合噴嘴的PDC鉆頭。

本發明提供一種采用高低壓組合噴嘴的PDC鉆頭，包括接頭和鉆頭本體，所述鉆頭本體的冠部外表面沿周向設置有多個刀翼，相鄰刀翼之間形成排屑槽，所述排屑槽內設有多個低壓噴嘴，所述刀翼冠部外表面沿徑向設有多排切削齒，所述刀翼的肩部的前刀面采用臺階式結構設置有L型臺階，所述L型臺階的臺階面上安裝有至少一個高壓噴嘴用于清洗冷卻鉆頭肩部的主切削齒；所述主切削齒釬焊在刀翼上。

所述L型臺階上設置的高壓噴嘴和排屑槽內設置的低壓噴嘴均與鉆頭中心流道貫通，高壓噴嘴指向鉆頭肩部的主切削齒，其主要用于位于肩部的主切削齒的清洗和冷卻，消除切削齒因切削區域局部瞬時高溫和泥包對肩部切削齒的耐磨性的性能的影響，延長切削齒的實用壽命，低壓噴嘴用于鉆頭整體的清洗和冷卻；高壓噴嘴和低壓噴嘴的組合設置，對切削齒進行冷卻和沖洗的同時方便鉆頭的整體排屑，防止鉆頭泥包傾向，提升了鉆頭的巖屑運移能力。

進一步的，一種采用高低壓組合噴嘴的PDC鉆頭，所述鉆頭本體的冠面剖面按區域自鉆頭中心向外依次劃分為內錐、鼻部、肩部、外肩部和保徑。

進一步的，一種采用高低壓組合噴嘴的PDC鉆頭，高壓噴嘴與低壓噴嘴以泥漿通過噴嘴噴射出來后的流動速度和作用在主切削齒表面的沖洗壓力進行區分；所述低壓噴嘴嘴口到達肩部主切削齒表面的距離比所述高壓噴嘴嘴口到達肩部主切削齒表面的距離遠；述高壓噴嘴出口處的泥漿流速高于所述低壓噴嘴出口處的泥漿流速；所述高壓噴嘴的內孔直徑小于所述低壓噴嘴的內孔直徑。

本發明達到的有益效果：

1.本發明的刀翼肩部采用臺階式結構，L型臺階上設置有高壓噴嘴對肩部切削齒進行清洗和冷卻，延長了肩部切削齒的實用壽命。

2.本發明的高壓噴嘴直接設置在刀翼上，相對于設置在排屑槽內的低壓噴嘴，高壓噴嘴距離肩部主切削齒行程更近，水力能量損失也更少，提升了肩部切削齒的清洗和冷卻效果。

3.本發明的肩部切削齒在高壓噴嘴的沖洗下，切削齒切削區域的瞬間溫度很低，降低切削齒受到的局部高溫帶來的耐磨性損失。

4.本發明的高壓噴嘴和低壓噴嘴的組合設置，在對鉆頭關鍵部位切削齒的冷卻和沖洗的同時方便鉆頭的整體排屑，防止鉆頭泥包傾向，提升了鉆頭的巖屑運移能力。

附圖說明

圖1是本發明的結構原理圖。