帶排屑槽倒裝水眼的pdc鉆頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油天然氣、地質(zhì)勘探用鉆探技術(shù)，尤其與一種帶排肩槽倒裝水眼的PDC鉆頭的結(jié)構(gòu)有關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，石油、地質(zhì)等領(lǐng)域使用的全面鉆進(jìn)PDC鉆頭按材料分為兩種:鋼體鉆頭和胎體鉆頭。胎體鉆頭經(jīng)由合金粉料燒結(jié)而成，鋼體鉆頭以加工中心加工成型。兩種鉆頭在井底鉆進(jìn)時(shí)都依靠高壓泥漿將巖肩帶離井底，而泥漿的兩個(gè)性能對鉆井效率至關(guān)重要。
[0003]第一、井底排肩的流暢性對鉆井速度影響較大。常規(guī)鉆頭設(shè)計(jì)中都利用設(shè)計(jì)軟件對水眼角度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)以確定最終位置，如圖1所示。鉆頭工作時(shí)通常利用水眼噴射出的泥漿沖蝕巖肩使其翻騰并利用泥漿粘性對巖肩進(jìn)行吸附并帶離井底。實(shí)際鉆井過程中遇到的問題卻是:巖肩循環(huán)不徹底并在井底堆積而影響機(jī)械速度。
[0004]第二、栗壓過高將危害設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)。鉆頭制造完成后主水眼最大尺寸是固定的，且鉆機(jī)有其所能承受的最大栗壓，但井底情況復(fù)雜，任何的意外都將導(dǎo)致栗壓升高危害設(shè)備安全。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型提供一種帶排肩槽倒裝水眼的PDC鉆頭，解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，增加倒裝水眼，達(dá)到增加排肩及降低栗壓的作用。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，擬采用以下技術(shù):
[0007]帶排肩槽倒裝水眼的PDC鉆頭，包括PDC齒、鉆頭本體和接頭，鉆頭本體安裝在接頭上，鉆頭本體由若干個(gè)刀翼和規(guī)徑，PDC齒釬焊在刀翼頂部，兩個(gè)相鄰刀翼之間形成排肩槽，鉆頭本體內(nèi)設(shè)有與中心水道連通的常規(guī)水眼，其特征在于，在中心水道底部設(shè)有朝向泥漿上升方向的倒裝水眼。
[0008]進(jìn)一步的，所述倒裝水眼與中心水道連通。倒裝水眼位于相鄰兩個(gè)刀翼之間的排肩槽上，倒裝水眼的出口位于規(guī)徑周圍。每兩個(gè)相鄰刀翼之間的排肩槽上的倒裝水眼為I?2個(gè)。
[0009]進(jìn)一步的，所述倒裝水眼與中心水道交點(diǎn)到刀翼冠形中心點(diǎn)的距離d大于中心水道底部與刀翼冠形中心點(diǎn)的距離C，以保證倒裝水眼完全在中心水道內(nèi)，降低泥漿在中心水道出現(xiàn)渦流的概率。
[0010]進(jìn)一步的，所述倒裝水眼與中心水道的夾角a為5?45°，以提高鉆頭輔助排肩的能力，同時(shí)適應(yīng)不同尺寸的鉆頭和實(shí)際需求。
[0011]進(jìn)一步的，所述倒裝水眼的直徑b為Φ5_?φ 15_，根據(jù)鉆頭尺寸和實(shí)際加工需求確定。
[0012]上述技術(shù)方案的有益效果在于:
[0013]1、增加的排肩槽倒裝水眼能更好促進(jìn)排肩:由于鉆頭是井底鉆具組合中直徑最大的部件且刀翼占據(jù)了一定的排肩空間，因此排肩不流暢最可能發(fā)生在鉆頭位置，所以提高鉆頭附近巖肩的流動(dòng)性是提高鉆井效率的一個(gè)方面。地層被破碎后巖肩隨泥漿翻轉(zhuǎn)并通過鉆頭排肩槽流出，如機(jī)速較快或巖肩粘性較高使得巖肩可能在鉆頭刀翼處堆積從而流動(dòng)不暢。本方案在鉆頭每個(gè)排肩槽上增加倒裝水眼，方向朝向巖肩排出方向，鉆頭規(guī)徑周圍的排肩槽倒裝水眼可加強(qiáng)規(guī)徑位置的排肩效果，降低巖肩堆積的可能性，提高流動(dòng)性能；
[0014]2、井隊(duì)設(shè)備有所能承受的最大栗壓，長時(shí)間在極限栗壓狀態(tài)下工作，會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)，水龍帶等設(shè)備發(fā)生損壞的機(jī)率。鉆頭在出廠之際已預(yù)裝一定尺寸的水眼，但由于實(shí)際鉆井地層、泥漿、井深、鉆具組合的影響可能會(huì)使栗壓升高，鉆頭需要有能在高栗壓情況下自動(dòng)泄壓的功能。本方案設(shè)計(jì)的倒裝水眼能在低栗壓下不會(huì)過多參與工作，當(dāng)栗壓較大時(shí)自動(dòng)引導(dǎo)泥漿通過鉆頭中心水道附近的倒裝水眼進(jìn)行泄壓，達(dá)到排肩與泄壓的效果。本方案設(shè)計(jì)的鉆頭能在滿足正常鉆進(jìn)的壓降范圍內(nèi)適當(dāng)增加流道面積以降低可能出現(xiàn)的高栗壓風(fēng)險(xiǎn)。
【附圖說明】
[0015]圖1示出了普通鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2示出了本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖一。
[0017]圖3示出了本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖二。
[0018]圖4示出了本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖三。
[0019]其中，I為PDC齒，2為鉆頭本體，3為接頭，21為刀翼，22為規(guī)徑，4為排肩槽，5為中心水道，51為常規(guī)水眼，52為倒裝水眼。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖2?4所示，帶排肩槽倒裝水眼的PDC鉆頭，包括PDC齒1、鉆頭本體2和接頭3，鉆頭本體2安裝在接頭3上，鉆頭本體2由若干個(gè)刀翼21和規(guī)徑22，PDC齒I釬焊在刀翼21頂部，兩個(gè)相鄰刀翼21之間形成排肩槽4，鉆頭本體2內(nèi)設(shè)有與中心水道5連通的常規(guī)水眼51，在中心水道5底部設(shè)有朝向泥漿上升方向的倒裝水眼52。
[0021]具體的，所述倒裝水眼52與中心水道5連通。倒裝水眼52位于相鄰兩個(gè)刀翼21之間的排肩槽4上，倒裝水眼52的出口位于規(guī)徑22周圍。每兩個(gè)相鄰刀翼21之間的排肩槽4上的倒裝水眼52為I?2個(gè)。
[0022]具體的，所述倒裝水眼52與中心水道5交點(diǎn)到刀翼21冠形中心點(diǎn)的距離d大于中心水道5底部與刀翼21冠形中心點(diǎn)的距離C，以保證倒裝水眼52完全在中心水道5內(nèi)，降低泥漿在中心水道5出現(xiàn)渦流的概率。
[0023]作為優(yōu)選實(shí)施，所述倒裝水眼52與中心水道5的夾角a為5?45°，以提高鉆頭輔助排肩的能力，同時(shí)適應(yīng)不同尺寸的鉆頭和實(shí)際需求。
[0024]作為優(yōu)選實(shí)施，所述倒裝水眼52的直徑b為Φ 5mm?Φ 15mm,根據(jù)鉆頭尺寸和實(shí)際加工需求確定。
[0025]地層被破碎后，巖肩是隨泥漿翻轉(zhuǎn)并通過鉆頭排肩槽4流出，如機(jī)速較快或巖肩粘性較高使得巖肩可能在鉆頭刀翼21處堆積從而流動(dòng)不暢。本方案在鉆頭每個(gè)排肩槽4上增加倒裝水眼52，方向朝向巖肩排出方向。鉆頭規(guī)徑22周圍的排肩槽4倒裝水眼52可加強(qiáng)規(guī)徑22位置的排肩效果，降低巖肩堆積的可能性，提高流動(dòng)性能同時(shí)，本方案設(shè)計(jì)的倒裝水眼52能在低栗壓下不會(huì)過多參與工作，當(dāng)栗壓較大時(shí)自動(dòng)引導(dǎo)泥漿通過鉆頭中心水道5附近的倒裝水眼52進(jìn)行泄壓，達(dá)到排肩與泄壓的效果。本方案設(shè)計(jì)的鉆頭能在滿足正常鉆進(jìn)的壓降范圍內(nèi)適當(dāng)增加流道面積以降低可能出現(xiàn)的高栗壓風(fēng)險(xiǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.帶排肩槽倒裝水眼的roc鉆頭，包括PDC齒(I)、鉆頭本體⑵和接頭(3)，鉆頭本體(2)安裝在接頭(3)上，鉆頭本體⑵由若干個(gè)刀翼(21)和規(guī)徑(22)，PDC齒⑴釬焊在刀翼(21)頂部，兩個(gè)相鄰刀翼(21)之間形成排肩槽(4)，鉆頭本體(2)內(nèi)設(shè)有與中心水道(5)連通的常規(guī)水眼(51)，其特征在于，在中心水道(5)底部設(shè)有朝向泥漿上升方向的倒裝水眼(52) ο2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶排肩槽倒裝水眼的PDC鉆頭，其特征在于，所述倒裝水眼(52)與中心水道(5)連通。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶排肩槽倒裝水眼的PDC鉆頭，其特征在于，所述倒裝水眼(52)位于相鄰兩個(gè)刀翼(21)之間的排肩槽(4)上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶排肩槽倒裝水眼的PDC鉆頭，其特征在于，所述每兩個(gè)相鄰刀翼(21)之間的排肩槽(4)上的倒裝水眼(52)為I?2個(gè)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶排肩槽倒裝水眼的PDC鉆頭，其特征在于，所述倒裝水眼(52)與中心水道(5)交點(diǎn)到刀翼(21)冠形中心點(diǎn)的距離d大于中心水道(5)底部與刀翼(21)冠形中心點(diǎn)的距離C。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶排肩槽倒裝水眼的PDC鉆頭，其特征在于，所述倒裝水眼(52)與中心水道(5)的夾角a為5?45°。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶排肩槽倒裝水眼的PDC鉆頭，其特征在于，所述倒裝水眼(52)的直徑b為Φ 5_?Φ 15mm。
【專利摘要】帶排屑槽倒裝水眼的PDC鉆頭，包括PDC齒、鉆頭本體和接頭，鉆頭本體安裝在接頭上，鉆頭本體由若干個(gè)刀翼和規(guī)徑，PDC齒釬焊在刀翼頂部，兩個(gè)相鄰刀翼之間形成排屑槽，鉆頭本體內(nèi)設(shè)有與中心水道連通的常規(guī)水眼，在中心水道底部設(shè)有朝向泥漿上升方向的倒裝水眼。倒裝水眼與中心水道連通。每兩個(gè)相鄰刀翼之間的排屑槽上的倒裝水眼為1～2個(gè)。倒裝水眼與中心水道交點(diǎn)到刀翼冠形中心點(diǎn)的距離d大于中心水道底部與刀翼冠形中心點(diǎn)的距離c。倒裝水眼與中心水道的夾角a為5～45°，倒裝水眼的直徑b為Φ5mm～Φ15mm。通過本方案的設(shè)計(jì)，可達(dá)到增加排屑及降低泵壓的作用。
【IPC分類】E21B10/60, E21B10/54
【公開號(hào)】CN204920810
【申請?zhí)枴緾N201520642380
【發(fā)明人】任沖, 彭靜濤
【申請人】四川川石金剛石鉆頭有限公司
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年8月24日