專利名稱：鉆孔鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在地層中鉆孔的鉆孔鉆頭。通常鉆孔鉆頭根據(jù)切削組件緊頂著孔底的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作而工作。在許多較硬的巖石結(jié)構(gòu)層中這種旋轉(zhuǎn)的鉆孔鉆頭的穿透率比較低。在硬巖石結(jié)構(gòu)層中使用根據(jù)鉆頭緊頂著孔底的組合的旋轉(zhuǎn)與錘擊動(dòng)作而工作的沖擊鉆系統(tǒng)已經(jīng)獲得改進(jìn)的結(jié)果。這種沖擊鉆頭通常具有切削組件(例如比較大的半球形狀)，該切削組件主要具有向下的破碎動(dòng)作。考慮由鉆孔鉆頭產(chǎn)生的其較小尺寸的鉆屑，在濕環(huán)境中小的切削下的鉆屑具有增加的堵塞鉆孔鉆頭和孔的底面的趨勢(shì)。一旦鉆孔鉆頭的底表面被濕鉆屑物塊(也稱為鉆屑球)堵塞，鉆削的效率要顯著下降。
因此本發(fā)明的一個(gè)目的就是提供一種具有減少鉆屑堵塞底表面趨勢(shì)的鉆孔鉆頭。
根據(jù)本發(fā)明提供一種在地層中鉆孔的鉆孔鉆頭，該鉆孔鉆頭具有中心縱軸線以及在用該鉆孔鉆頭鉆孔過(guò)程中面向孔底的底表面，該鉆孔鉆頭包括設(shè)置在底表面并且處于距中心縱軸線一選擇的徑向距離的主流體噴射裝置，該主流體噴射裝置安排成可向孔內(nèi)噴射流體的主射流，該主射流在鉆孔鉆頭的橫向平面內(nèi)具有一分量，該分量從流體噴射裝置指向中心縱軸。
主流體噴射裝置的方向是這樣的，即所述主射流的分量指向底表面的中心部分。這樣，使最易于堵塞(例如，由于較低的旋轉(zhuǎn)速度)的底表面的中心部分可清除鉆屑。
相應(yīng)地鉆孔鉆頭還包括設(shè)置在底表面的并與主要流體噴射裝置隔開的輔助流體噴射裝置，輔助流體噴射裝置安排成可將輔助流體射流噴入孔中，在所述橫向平面中輔助射流具有一分量，該分量基本上與流體的主射流的所述分量的方向相反而指向。
這樣射流的流動(dòng)處于交叉流動(dòng)模式因而確保鉆頭的底表面的所有部分是充分地被清潔。
還能實(shí)現(xiàn)孔底充分清除鉆屑。
下面將以舉例方式參考附圖更詳細(xì)描述本發(fā)明，附圖中

圖1示意地表示根據(jù)本發(fā)明的鉆孔鉆頭實(shí)施例的側(cè)視圖；圖2示意地表示圖1的(在2-2方向看)鉆孔鉆頭的仰視圖；圖3示意表示沿圖2的3-3線的縱向剖面；以及圖4示意表示根據(jù)本發(fā)明的另一鉆孔鉆頭的下端部分的縱向剖面。
在圖中相同標(biāo)號(hào)表示相同元件。
參照?qǐng)D1和2，該圖表示在地層中鉆孔(未表示)的沖擊鉆頭1，該鉆孔鉆頭1具有中心縱向軸線2和在用鉆孔鉆頭1鉆孔過(guò)程中面對(duì)孔底的底表面3。把鉆孔鉆頭1連接到鉆具組件(未表示)上的連接器4設(shè)置在鉆孔鉆頭1的上端，以及許多鉆削流體通道在縱向以構(gòu)成鉆孔鉆頭1的定位表面5a的凹槽5形式延伸。該底表面3設(shè)置許多相互隔開的半球形切削組件6。
進(jìn)一步參照?qǐng)D3，該鉆孔鉆頭1在內(nèi)部設(shè)置流體通道8，該通道8與鉆具組件的鉆削流體管道(未表示)流體連通，該通道8設(shè)置處在距中心縱軸線一徑向距離并在底表面3開口的噴嘴10的形式的主要流體噴射裝置。該主噴嘴10具有彎曲的流體通道12從而在具有在鉆孔鉆頭1的橫向平面中的分量的方向14(圖3)上噴射主流體射流13到孔中，從噴嘴10指向中心縱軸線2。
鉆孔鉆頭還設(shè)置兩個(gè)相互隔開的噴嘴18、19形式(圖2)的輔助流體噴射裝置，該噴嘴設(shè)置在距中心縱軸線2一個(gè)徑向距離并在底表面3處開口。每個(gè)輔助噴嘴18、19設(shè)置在鉆孔鉆頭的各自流體通道(未表示)中，該流體通道與鉆頭鉆具組件的鉆削流體管道流體連通。此外使輔助噴嘴18、19的每一個(gè)被指向從而使流體的輔助射流20、21在具有在所述橫向平面中有一分量的方向上，在與流體的主射流的所述分量的方向相反的方向上噴射到孔中。
圖4中表示帶噴嘴22的另一種噴嘴的安排，該噴嘴可以用來(lái)代替上面提到的彎曲噴嘴10、18、19。該另一種噴嘴22具有直的流體通道24并設(shè)置在彎曲的通道26中，以便在正常使用過(guò)程中，在要求的方向(例如方向14)上將流體的射流噴入孔中。
在正常工作過(guò)程中，鉆孔鉆頭1借助于連接器4連接到鉆頭鉆具組件的下端并工作在沖擊鉆削的模式因而鉆頭繞中心縱軸線2旋轉(zhuǎn)的同時(shí)并移動(dòng)從而在孔底上提供錘擊的動(dòng)作。由于半球形切削組件6的錘擊動(dòng)作對(duì)著孔底，所以產(chǎn)生較小尺寸的鉆屑。因此，當(dāng)與單純依賴旋轉(zhuǎn)動(dòng)作而沒(méi)有錘擊動(dòng)作的鉆孔鉆頭相比較時(shí)，底表面被濕鉆屑堵塞的趨勢(shì)是增加的。
同時(shí)地采用鉆孔鉆頭的旋轉(zhuǎn)與錘擊的運(yùn)動(dòng)，鉆削流體通過(guò)鉆具組件被泵出并從那里進(jìn)入各自的流體通道和噴嘴10、18、19。這樣主要流體射流13和輔助流體射流20、21從各自的噴嘴10、18、19射入底表面3和孔底之間的空間。由于噴嘴10、18、19的方向的安排，該射流13、18、19以交叉流的模式流動(dòng)因而射流13流向端表面3的中央，而射流20、21則在端表面的兩側(cè)以與射流13相反的方向流動(dòng)。因而實(shí)現(xiàn)了端表面3的中央部分主要由射流13清除鉆屑，同時(shí)底表面13的外面區(qū)域主要由射流20、21清除鉆屑。此外，射流13、20、21也起有效清除孔底鉆屑的作用。
以圖4所示的另一種噴嘴安排的鉆孔鉆頭的正常工作類似于圖3所示的鉆孔鉆頭的正常工作。
權(quán)利要求
1.一種在地層中鉆孔的鉆孔鉆頭，該鉆孔鉆頭具有中心縱向軸線和在以該鉆孔鉆頭鉆削過(guò)程中面對(duì)孔底的底表面，該鉆孔鉆頭包括設(shè)置在底表面并處在距中心縱向軸線一選擇的徑向距離的主流體噴射裝置，該主流體噴射裝置安排成可將流體的主射流射入孔中，主射流具有一個(gè)在鉆孔鉆頭的一橫向平面中的分量，從流體噴射裝置指向中心縱向軸線。
2.按照權(quán)利要求1的鉆孔鉆頭，其特征在于所述的鉆孔鉆頭還包括設(shè)置在底表面和與主流體噴射裝置隔開的輔助流體噴射裝置，該輔助流體噴射裝置安排成可將流體的輔助射流噴射入孔中，該輔助射流具有在所述橫向平面中的分量，基本上指向與流體主射流的所述分量相反的方向。
3.按照權(quán)利要求2的鉆孔鉆頭，其中鉆孔鉆頭設(shè)置多個(gè)相互隔開的所述的輔助流體噴射裝置。
4.按照權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的鉆孔鉆頭，其中每個(gè)流體噴射裝置包括一個(gè)流體噴射噴嘴。
5.按照權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的鉆孔鉆頭，其中鉆孔鉆頭是一種在所述底表面設(shè)置多個(gè)相互隔開的切削元件的沖擊鉆孔鉆頭。
6.鉆孔鉆頭基本上如前述參考附圖所描述的。
全文摘要
提供一種在地層中鉆孔的鉆孔鉆頭。該鉆孔鉆頭在使用它鉆孔時(shí)具有中心縱軸線以及面向孔底的底表面，和包括設(shè)置在底表面并處在距中心軸線一選擇的徑向距離的主流體噴射裝置(10)，主流體噴射裝置安排成可向孔中噴射主流體射流，在鉆孔鉆頭的橫向平面中主流體射流具有一分量，從流體噴射裝置指向中心縱軸線。
文檔編號(hào)E21B10/38GK1476511SQ01819484
公開日2004年2月18日 申請(qǐng)日期2001年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月27日
發(fā)明者佩特魯斯·C·克里塞爾斯, 居雷·H·澤斯林, H 澤斯林, 佩特魯斯 C 克里塞爾斯 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司