雙流道pdc鉆頭的制作方法
【專利摘要】一種雙流道PDC鉆頭，包括：鉆頭本體，鉆頭本體內(nèi)設(shè)置有進(jìn)液孔；多個刀翼，多個刀翼設(shè)置于鉆頭本體的冠部；第一噴嘴，第一噴嘴設(shè)置于相鄰刀翼之間，且與進(jìn)液孔連通；以及增壓噴嘴，增壓噴嘴設(shè)置于刀翼頂部，且通過管道連通至增壓裝置。該雙流道PDC鉆頭具有水利清巖和水利切削的作用，能夠防止鉆頭鉆井過程中鉆進(jìn)難、打滑等問題的發(fā)生。
【專利說明】
雙流道PDC鉆頭
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明涉及鉆頭，特別涉及一種雙流道]3DC(Pc)Iycrystalline Diamond Compact,聚晶金剛石復(fù)合片)鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油鉆井工程中，為了提高鉆井速度，節(jié)約鉆井成本，技術(shù)人員研發(fā)出各種用于切削地層的鉆井工具。早期最為普及的是牙輪鉆頭，這種鉆頭的適用面廣，能適應(yīng)各種地層。但隨著石油工程技術(shù)的進(jìn)步，牙輪鉆頭的機(jī)械鉆速和使用壽命都無法滿足鉆井要求。
[0003]PDC鉆頭以機(jī)械鉆速快、使用壽命長等優(yōu)點逐步替代了牙輪鉆頭。然而，對于roc鉆頭來說，其適用地層范圍并沒有牙輪鉆頭廣，有些地層并不能使用PDC鉆頭，其主要原因在于PDC鉆頭在鉆遇含有礫巖和超硬地層時會出現(xiàn)鉆頭早期損壞和無法鉆進(jìn)的問題。由于礫巖對roc切削齒有沖擊作用，切削齒在早期很快就會被礫巖擊碎，切削齒被擊碎后鉆頭冠體將很快被損壞。所以一般含有礫巖的地層是無法使用roc鉆頭的。為此，需要對roc鉆頭進(jìn)行改進(jìn)，使得鉆頭更容易切入地層，提高其切削效力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種雙流道roc鉆頭，其具有水利清巖和水利切削的作用，能夠防止鉆頭鉆井過程中鉆進(jìn)難、打滑等問題的發(fā)生。
[0005]本發(fā)明采用以下解決方案:
[0006]一種雙流道roc鉆頭，包括:
[0007]鉆頭本體，所述鉆頭本體內(nèi)設(shè)置有進(jìn)液孔；
[0008]多個刀翼，所述多個刀翼設(shè)置于所述鉆頭本體的冠部；
[0009]第一噴嘴，所述第一噴嘴設(shè)置于相鄰刀翼之間，且與所述進(jìn)液孔連通；以及
[0010]增壓噴嘴，所述增壓噴嘴設(shè)置于所述刀翼頂部，且通過管道連通至增壓裝置。
[0011]優(yōu)選地，所述管道包括依次連通的流道、襯管和延長管，所述流道穿過所述鉆頭本體，所述延長管連通至所述增壓裝置。
[0012]優(yōu)選地，所述襯管和延長管能夠承受的壓力范圍為100?200Mpa，所述襯管由硬質(zhì)合金制成，所述延長管由鋼制成。
[0013]優(yōu)選地，所述增壓噴嘴與所述雙流道TOC鉆頭的中心的距離r等于所述刀翼的最大半徑R的I/2。
[0014]優(yōu)選地，所述增壓噴嘴的軸線與垂直方向的夾角為10°?15°。
[0015]優(yōu)選地，所述增壓噴嘴的出口直徑為I?2_。
[0016]本發(fā)明的有益效果是設(shè)計一種雙流道roc鉆頭，其在刀翼頂部設(shè)置增壓噴嘴，利用增壓裝置，使得鉆井液獲得高壓，并經(jīng)由增壓噴嘴噴出。由于增壓噴嘴距離地層較近，能夠利用高壓聚合噴射，噴射壓力大，鉆頭鉆進(jìn)地層時，高壓鉆井液回旋切割地層，地層受到水利切削。此外，高壓噴射極大地減小了巖石的地應(yīng)力，使得PDC鉆頭能夠更加有效地切削地層。
【附圖說明】
[0017]通過結(jié)合附圖對示例性實施例進(jìn)行更詳細(xì)的描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢將變得更加明顯，其中，在示例性實施例中，相同的附圖標(biāo)記通常代表相同部件。
[0018]圖1示出了根據(jù)示例性實施例的雙流道roc的俯視圖；
[0019]圖2示出了根據(jù)示例性實施例的雙流道roc的立體圖；
[0020]圖3示出了根據(jù)示例性實施例的雙流道roc剖視圖。
[0021]主要附圖標(biāo)記說明:
[0022]1:鉆頭本體，2:刀翼，3:常壓噴嘴，4:增壓噴嘴，5:進(jìn)液孔，6:管道，6-1:流道，6-2:
襯管，6-3:延長管。
【具體實施方式】
[0023]下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。雖然附圖中顯示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，然而應(yīng)該理解，可以以各種形式實現(xiàn)本發(fā)明而不應(yīng)被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了使本發(fā)明更加透徹和完整，并且能夠?qū)⒈景l(fā)明的范圍完整地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。
[0024]根據(jù)示例性實施例的雙流道roc鉆頭包括:
[0025]鉆頭本體，鉆頭本體內(nèi)設(shè)置有進(jìn)液孔；
[0026]多個刀翼，設(shè)置于鉆頭本體的冠部；
[0027]第一噴嘴，設(shè)置于相鄰刀翼之間，且與進(jìn)液孔連通；以及
[0028]增壓噴嘴，設(shè)置于刀翼頂部，且通過管道連通至增壓裝置。
[0029]鉆頭本體的頂端為冠部，一般情況下，冠部由鋼材料制成并且表面敷焊耐磨層。刀翼設(shè)置于鉆頭本體的冠部上，通常情況下，在冠部上均勻設(shè)置4-6片刀翼，在每片刀翼上設(shè)置多個切削齒。與現(xiàn)有PDC鉆頭類似，根據(jù)示例性實施例的雙流道PDC鉆頭的鉆頭本體內(nèi)設(shè)置有進(jìn)液孔，相鄰刀翼之間設(shè)置有與進(jìn)液孔連通的第一噴嘴，第一噴嘴噴射的液體能夠在鉆頭鉆進(jìn)過程中沖洗巖肩，提高鉆進(jìn)速度。
[0030]根據(jù)示例性實施例的雙流道roc鉆頭與現(xiàn)有roc鉆頭的主要區(qū)別在于:在刀翼頂部設(shè)置增壓噴嘴，增壓噴嘴通過管道連通至增壓裝置。由于增壓噴嘴設(shè)置于刀翼頂部，因此在鉆頭鉆進(jìn)過程中，增壓噴嘴距離底層更近，由增壓裝置增壓的高壓鉆井液通過管道經(jīng)由增壓噴嘴噴射而出時，能量損失更少，鉆頭鉆進(jìn)地層時，高壓鉆井液回旋切割地層。此外，高壓噴射極大地減小了巖石的地應(yīng)力，使得roc鉆頭能夠更加有效地切削地層。
[0031 ]根據(jù)示例性實施例的雙流道PDC鉆頭采用雙流道設(shè)計:第一條流道包括進(jìn)液孔和第一噴嘴，流經(jīng)這條流道的鉆井液沒有增壓，主要作用是提供攜巖、清巖介質(zhì)，將切削下的巖石帶離井底，同時對鉆頭進(jìn)行冷卻。此外，鉆井液還具有平衡井底壓力、防止地層壓力造成井噴等作用，是鉆井中不可缺少的。第二條流道包括增壓噴嘴和與之連通的管道，流經(jīng)這條流道的流體經(jīng)過增壓裝置的增壓，能夠更加有效地切削地層。
[0032]作為優(yōu)選方案，管道包括依次連通的流道、襯管和延長管，其中流道穿過鉆頭本體，延長管連通至增壓裝置。
[0033]作為優(yōu)選方案，襯管和延長管采用耐高壓的硬管。作為更優(yōu)選方案，襯管和延長管能夠承受的壓力范圍為100?200Mpa，襯管由硬質(zhì)合金制成，延長管由鋼制成。
[0034]作為優(yōu)選方案，增壓噴嘴與雙流道PDC鉆頭的中心的距離r等于刀翼最大半徑R的1/2。將增壓噴嘴設(shè)置于刀翼頂部距離鉆頭中心1/2R處的主要原因在于鉆頭一般在此處最先接觸地層，增壓噴嘴設(shè)在此處有利于水利切削先于鉆頭切削地層，先行破壞巖石結(jié)構(gòu)，從而可以減輕地層對鉆頭的損傷。使用時，增壓噴嘴與地層的距離可小至10_。
[0035]作為優(yōu)選方案，增壓噴嘴的軸線與垂直方向的夾角為10°?15°，這樣的角度設(shè)置可使液流傾斜流出，鉆井液經(jīng)地層反射到空中，而不會反射到鉆頭上，從而減輕了高壓鉆井液對鉆頭的損壞。
[0036]總體來說，增壓噴嘴的上述位置和方向設(shè)置可以使得通過增壓噴嘴噴射的流體更加有效地攜帶巖肩，減少增壓噴嘴引起的鉆井液反射對鉆頭的損害。
[0037]作為優(yōu)選方案，增壓噴嘴的出口直徑為I?2_，以保證鉆井液以高壓被噴射出來。
[0038]圖1、圖2和圖3分別示出了根據(jù)示例性實施例的雙流道PDC的俯視圖、立體圖和剖視圖。以下參考圖1-3詳細(xì)描述根據(jù)示例性實施例的雙流道roc鉆頭。
[0039]如圖1-3所示，根據(jù)示例性實施例的雙流道roc鉆頭包括鉆頭本體1、刀翼2、常壓噴嘴3和增壓噴嘴4。
[0040]鉆頭本體I內(nèi)設(shè)置有進(jìn)液孔5。5片刀翼均勻分布于鉆頭本體I的冠部。常壓噴嘴3設(shè)置于相鄰刀翼之間，且與進(jìn)液孔5連通。在本實施例中，共設(shè)置了5個常壓噴嘴3。
[0041]增壓噴嘴4設(shè)置于刀翼2的頂部，其通過管道6連通至增壓裝置(未顯示)。在本實施例中，僅設(shè)置一個增壓噴嘴4。增壓噴嘴4與雙流道TOC鉆頭的中心的距離r等于刀翼2的最大半徑R的1/2，增壓噴嘴4的軸線與垂直方向的夾角為10°，增壓噴嘴4的出口直徑為I?2mm。管道6包括依次連通的流道6-1、硬質(zhì)合金襯管6-2和延長管6-3，其中流道6-1穿過鉆頭本體I，延長管6-3連接至增壓裝置(未顯示)。
[0042]上述技術(shù)方案只是本發(fā)明的一種實施例，對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員而言，在本發(fā)明公開的原理的基礎(chǔ)上，很容易做出各種類型的改進(jìn)或變形，而不僅限于本發(fā)明上述具體實施例的描述，因此前面的描述只是優(yōu)選的，而并不具有限制性的意義。
【主權(quán)項】
1.一種雙流道PDC鉆頭，包括: 鉆頭本體，所述鉆頭本體內(nèi)設(shè)置有進(jìn)液孔； 多個刀翼，所述多個刀翼設(shè)置于所述鉆頭本體的冠部； 第一噴嘴，所述第一噴嘴設(shè)置于相鄰刀翼之間，且與所述進(jìn)液孔連通；以及 增壓噴嘴，所述增壓噴嘴設(shè)置于所述刀翼頂部，且通過管道連通至增壓裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙流道PDC鉆頭，其中所述管道包括依次連通的流道、襯管和延長管，所述流道穿過所述鉆頭本體，所述延長管連通至所述增壓裝置。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙流道PDC鉆頭，其中所述襯管和延長管能夠承受的壓力范圍為100?200Mpa，所述襯管由硬質(zhì)合金制成，所述延長管由鋼制成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙流道PDC鉆頭，其中所述增壓噴嘴與所述雙流道PDC鉆頭的中心的距離r等于所述刀翼的最大半徑R的1/2。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙流道PDC鉆頭，其中所述增壓噴嘴的軸線與垂直方向的夾角為 10。?15。ο6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙流道PDC鉆頭，其中所述增壓噴嘴的出口直徑為I?2_。
【文檔編號】E21B10/60GK105888560SQ201610272479
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】吳寶龍, 高學(xué)之, 王流星, 梁曉勇
【申請人】廊坊市鼎鑫聯(lián)拓工貿(mào)有限公司