[發明專利]PDC鉆頭、確定其排屑槽的螺旋角度的方法及鉆井方法有效
| 申請號： | 202010696827.6 | 申請日： | 2020-07-20 |
| 公開（公告）號： | CN111894470B | 公開（公告）日： | 2022-03-29 |
| 發明（設計）人： | 胡貴;劉新云;彭雙磊;張國輝;張希文;朱培珂 | 申請（專利權）人： | 中國石油天然氣股份有限公司 |
| 主分類號： | E21B10/42 | 分類號： | E21B10/42;E21B45/00;G06F30/20 |
| 代理公司： | 北京三友知識產權代理有限公司 11127 | 代理人： | 劉金鳳;趙燕力 |
| 地址： | 100007 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | pdc 鉆頭 確定 排屑槽 螺旋 角度 方法 鉆井 | ||
1.一種確定PDC鉆頭的排屑槽的螺旋角度的方法，其特征在于，該方法包括：
獲取鉆具的轉速和鉆井排量；
獲取PDC鉆頭的本體直徑和所有刀翼形成的最大直徑；
獲取所述PDC鉆頭的所有排屑槽的橫截面積占比系數；
根據獲取的所述轉速、所述鉆井排量、所述本體直徑、所述最大直徑、所述橫截面積占比系數以及預設的角度模型，得出所述排屑槽的螺旋角度；
所述預設的角度模型為：
其中，R為轉速，單位為轉/分鐘；P為鉆井排量，單位為升/秒；D1為本體直徑，單位為米；D2為所有刀翼形成的最大直徑，單位為米；k為排屑槽的累計橫截面積占比系數。
2.根據權利要求1所述的確定PDC鉆頭的排屑槽的螺旋角度的方法，其特征在于，當具有預設的鉆頭選型時，所述獲取所述PDC鉆頭的所有排屑槽的橫截面積占比系數為：
獲取所述預設的鉆頭的所有的排屑槽在保徑塊處的橫截面積；
根據預設的過流面積模型，獲取所述預設的鉆頭的本體處的鉆井流體過流面積；
根據獲取的所述橫截面積和所述鉆井流體過流面積的比值，得出所述橫截面積占比系數。
3.根據權利要求1所述的確定PDC鉆頭的排屑槽的螺旋角度的方法，其特征在于，所述預設的過流面積模型為：
其中，D3為預設的鉆頭的本體直徑，單位為米；D4為預設的鉆頭的所有刀翼形成的最大直徑，單位為米。
4.根據權利要求1所述的確定PDC鉆頭的排屑槽的螺旋角度的方法，其特征在于，當未設有鉆頭選型時，所述排屑槽的累計橫截面積占比系數為0.4～0.6。
5.根據權利要求1所述的確定PDC鉆頭的排屑槽的螺旋角度的方法，其特征在于，當采用鉆柱驅動鉆頭旋轉時，所述鉆具的轉速為所述鉆柱的轉速。
6.根據權利要求1所述的確定PDC鉆頭的排屑槽的螺旋角度的方法，其特征在于，當采用井下動力鉆具和鉆柱共同驅動鉆頭旋轉時，所述鉆具的轉速為所述鉆柱的轉速和所述井下動力鉆具的轉速之和。
7.一種PDC鉆頭，其特征在于，所述PDC鉆頭包括本體，所述本體的第一端連接有多個間隔設置的刀翼，每一所述刀翼朝向所述本體的第二端的端面上連接有一保徑塊，相鄰兩所述保徑塊之間形成一排屑槽，且各所述排屑槽的螺旋角度采用如上述權利要求1至6中任一項所述的確定PDC鉆頭的排屑槽的螺旋角度的方法得出。
8.根據權利要求7所述的PDC鉆頭，其特征在于，所述刀翼的兩側邊的夾角為10°～20°。
9.根據權利要求7所述的PDC鉆頭，其特征在于，相鄰兩所述刀翼之間的夾角為40°～100°。
10.根據權利要求7所述的PDC鉆頭，其特征在于，所述本體的直徑比所有的所述刀翼形成的最大直徑小至少50mm。
11.一種鉆井方法，其特征在于，所述鉆井方法包括：
根據如權利要求1至6中任一項所述確定PDC鉆頭的排屑槽的螺旋角度的方法得出排屑槽的螺旋角度；
選取排屑槽的螺旋角度不小于所述得出的排屑槽的螺旋角度的PDC鉆頭進行鉆井作業。
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