帶排屑槽倒裝水眼的PDC鉆頭制造技術(shù)

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?jī)蓚€(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(guò)本方案的設(shè)計(jì)，可達(dá)到增加排屑及降低泵壓的作用。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及石油天然氣、地質(zhì)勘探用鉆探技術(shù)，尤其與一種帶排屑槽倒裝水眼的PDC鉆頭的結(jié)構(gòu)有關(guān)。
技術(shù)介紹
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屑帶離井底，而泥漿的兩個(gè)性能對(duì)鉆井效率至關(guān)重要。第一、井底排屑的流暢性對(duì)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(duì)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屑使其翻騰并利用泥漿粘性對(duì)巖屑進(jìn)行吸附并帶離井底。實(shí)際鉆井過(guò)程中遇到的問(wèn)題卻是：巖屑循環(huán)不徹底并在井底堆積而影響機(jī)械速度。第二、泵壓過(guò)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泵壓，但井底情況復(fù)雜，任何的意外都將導(dǎo)致泵壓升高危害設(shè)備安全。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)提供一種帶排屑槽倒裝水眼的PDC鉆頭，解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，增加倒裝水眼，達(dá)到增加排屑及降低泵壓的作用。為了實(shí)現(xiàn)本技術(shù)的目的，擬采用以下技術(shù)：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，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。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)刀翼之間的排屑槽上，倒裝水眼的出口位于規(guī)徑周圍。每?jī)蓚€(gè)相鄰刀翼之間的排屑槽上的倒裝水眼為1～2個(gè)。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。進(jìn)一步的，所述倒裝水眼與中心水道的夾角a為5～45°，以提高鉆頭輔助排屑的能力，同時(shí)適應(yīng)不同尺寸的鉆頭和實(shí)際需求。進(jìn)一步的，所述倒裝水眼的直徑b為Φ5mm～Φ15mm，根據(jù)鉆頭尺寸和實(shí)際加工需求確定。上述技術(shù)方案的有益效果在于：1、增加的排屑槽倒裝水眼能更好促進(jìn)排屑：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)了一定的排屑空間，因此排屑不流暢最可能發(fā)生在鉆頭位置，所以提高鉆頭附近巖屑的流動(dòng)性是提高鉆井效率的一個(gè)方面。地層被破碎后巖屑隨泥漿翻轉(zhuǎn)并通過(guò)鉆頭排屑槽流出，如機(jī)速較快或巖屑粘性較高使得巖屑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)排屑槽上增加倒裝水眼，方向朝向巖屑排出方向，鉆頭規(guī)徑周圍的排屑槽倒裝水眼可加強(qiáng)規(guī)徑位置的排屑效果，降低巖屑堆積的可能性，提高流動(dòng)性能；2、井隊(duì)設(shè)備有所能承受的最大泵壓，長(zhǎng)時(shí)間在極限泵壓狀態(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)使泵壓升高，鉆頭需要有能在高泵壓情況下自動(dòng)泄壓的功能。本方案設(shè)計(jì)的倒裝水眼能在低泵壓下不會(huì)過(guò)多參與工作，當(dāng)泵壓較大時(shí)自動(dòng)引導(dǎo)泥漿通過(guò)鉆頭中心水道附近的倒裝水眼進(jìn)行泄壓，達(dá)到排屑與泄壓的效果。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)的高泵壓風(fēng)險(xiǎn)。附圖說(shuō)明圖1示出了普通鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2示出了本技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖一。圖3示出了本技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖二。圖4示出了本技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖三。其中，1為PDC齒，2為鉆頭本體，3為接頭，21為刀翼，22為規(guī)徑，4為排屑槽，5為中心水道，51為常規(guī)水眼，52為倒裝水眼。具體實(shí)施方式如圖2～4所示，帶排屑槽倒裝水眼的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1釬焊在刀翼21頂部，兩個(gè)相鄰刀翼21之間形成排屑槽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。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之間的排屑槽4上，倒裝水眼52的出口位于規(guī)徑22周圍。每?jī)蓚€(gè)相鄰刀翼21之間的排屑槽4上的倒裝水眼52為1～2個(gè)。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。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°，以提高鉆頭輔助排屑的能力，同時(shí)適應(yīng)不同尺寸的鉆頭和實(shí)際需求。作為優(yōu)選實(shí)施，所述倒裝水眼52的直徑b為Φ5mm～Φ15mm，根據(jù)鉆頭尺寸和實(shí)際加工需求確定。地層被破碎后，巖屑是隨泥漿翻轉(zhuǎn)并通過(guò)鉆頭排屑槽4流出，如機(jī)速較快或巖屑粘性較高使得巖屑可能在鉆頭刀翼21處堆積從而流動(dòng)不暢。本方案在鉆頭每個(gè)排屑槽4上增加倒裝水眼52，方向朝向巖屑排出方向。鉆頭規(guī)徑22周圍的排屑槽4倒裝水眼52可加強(qiáng)規(guī)徑22位置的排屑效果，降低巖屑堆積的可能性，提高流動(dòng)性能同時(shí)，本方案設(shè)計(jì)的倒裝水眼52能在低泵壓下不會(huì)過(guò)多參與工作，當(dāng)泵壓較大時(shí)自動(dòng)引導(dǎo)泥漿通過(guò)鉆頭中心水道5附近的倒裝水眼52進(jìn)行泄壓，達(dá)到排屑與泄壓的效果。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)的高泵壓風(fēng)險(xiǎn)。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
帶排屑槽倒裝水眼的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(1)釬焊在刀翼(21)頂部，兩個(gè)相鄰刀翼(21)之間形成排屑槽(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)。

【技術(shù)特征摘要】
1.帶排屑槽倒裝水眼的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(1)釬焊在刀翼(21)頂部，
兩個(gè)相鄰刀翼(21)之間形成排屑槽(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)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶排屑槽倒裝水眼的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所述的帶排屑槽倒裝水眼的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)之間的排屑槽(...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：任沖，彭靜濤，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：四川川石金剛石鉆頭有限公司，
類型：新型
國(guó)別省市：四川;51