專利名稱：增效鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種用于地質(zhì)勘探、石油開采的旋轉(zhuǎn)式快速破巖工具。尤其適用于井下動(dòng)力鉆具驅(qū)動(dòng)。
背景技術(shù)：
目前，公知的鉆頭是在井筒液柱壓力條件下進(jìn)行破巖的，其效率偏低。受結(jié)構(gòu)與空間的限制，噴嘴的角度不在最佳位置，導(dǎo)致水力破巖效果、井底凈化效果都不在理想狀態(tài)。對(duì)可鉆性差的地層，上述缺陷更為明顯。
本發(fā)明的目的就是為地質(zhì)勘探、石油開采提供一種安全、高效的破巖工具。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是把鉆頭的三個(gè)巴掌由現(xiàn)在的垂直形改為螺旋形，旋向?yàn)橛倚?，螺旋角為β。把巴掌的左?cè)面由現(xiàn)在的弧形設(shè)計(jì)為平面形。把噴嘴的角度相應(yīng)地右旋約β角度，其心軸線指向右側(cè)牙輪即將碾壓的井底區(qū)域。
本發(fā)明的有益效果有七點(diǎn)(1)是三個(gè)螺旋形巴掌相當(dāng)于離心泵的水輪葉片，其翼面在旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)鉆井液產(chǎn)生向上的舉升力，使井底的液柱壓力降低。由于井底液柱壓力對(duì)鉆頭的破巖效率十分敏感，鉆速將大幅增加；(2)是噴嘴的角度改變后，射流對(duì)井底的作用角度由現(xiàn)在以鈍角指向牙輪倒退方向變?yōu)橐凿J角指向牙輪前進(jìn)方向，使井底的橫向射流速度增加3～5米/秒，對(duì)井底的凈化作用增強(qiáng)；(3)射流以銳角指向牙輪前進(jìn)方向后，射流對(duì)井底的水力破巖作用增強(qiáng)；(4)巴掌由垂直形改為螺旋形后，鉆頭的柔性增加，牙輪承受沖擊載荷的能力增強(qiáng)，鉆頭的壽命略有延長；(5)鉆頭巴掌的左側(cè)面改為平面后，鉆井液中的固相碰撞后向井底沉降的機(jī)率減小，鉆頭的重復(fù)切削和重復(fù)碾壓作用減少，有利于提高鉆速；(6)鉆頭巴掌的左側(cè)面改為平面后，發(fā)生縮徑卡鉆時(shí)，鉆頭有一定的倒劃眼能力；(7)鉆頭巴掌的左側(cè)面改為平面后，鉆頭的正劃眼效果較好，有利于保持井壁光滑，減少倒車和脫扣事故，也有利于減少上部鉆具的磨損。
實(shí)現(xiàn)上述目的的鉆頭可以是牙輪鉆頭、刮刀鉆頭、PDC鉆頭或其它以旋轉(zhuǎn)方式破巖的工具。
本發(fā)明具有安全、高效、長壽命和一定的事故預(yù)防能力。在井下動(dòng)力鉆具驅(qū)動(dòng)條件下有更高的增速效果。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎、簡單，無材質(zhì)變化，無特殊工藝要求，易于在鉆頭生產(chǎn)廠家實(shí)施。
下面結(jié)合附圖和設(shè)計(jì)方案對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1是本發(fā)明在石油礦場81/2″三牙輪鉆頭上實(shí)施的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1中，1.是牙輪鉆頭上三個(gè)均布巴掌中的一個(gè)，巴掌均為螺旋形，旋向?yàn)橛倚?，螺旋角β?5度。2.是一個(gè)巴掌的左翼面。3.是三個(gè)均布噴嘴中的一個(gè)，噴嘴的心軸線均指向右側(cè)牙輪即將碾壓的井底區(qū)域。4.是一個(gè)巴掌背面的園柱形合金齒。
當(dāng)鉆頭在井下動(dòng)力鉆具驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺旋形翼面(2)相當(dāng)于離心泵的水輪葉片，對(duì)鉆井液產(chǎn)生舉升作用，使井底的液柱壓力降低。噴嘴(3)的角度改變后，射流對(duì)井底的作用以銳角指向牙輪前進(jìn)方向，井底的橫向射流速度增加3～5米/秒，射流對(duì)井底的凈化作用和水力破巖作用增強(qiáng)。另外，在翼面(2)的作用下，鉆井液中的固相向下沉降的機(jī)率減小，鉆頭對(duì)巖屑的重復(fù)切削和重復(fù)碾壓作用減少。上述四種效應(yīng)的綜合作用使鉆頭的機(jī)械鉆速增加10％～20％。
鉆頭的翼面(2)在發(fā)生縮徑卡鉆時(shí)，有倒劃眼作用，其正劃眼效果也有所增強(qiáng)，有利于保持井眼的光滑，減少倒車和脫扣事故。
巴掌(1)由垂直形改為螺旋形后，鉆頭的柔性有所增加，牙輪承受沖擊載荷的能力增強(qiáng)，鉆頭的工作壽命略有延長。
權(quán)利要求
1.一種以旋轉(zhuǎn)方式破巖的鉆頭，它包括位于螺旋形巴掌左側(cè)的三個(gè)均布翼面，1～3個(gè)心軸線指向右側(cè)牙輪即將碾壓的井底區(qū)域的噴嘴。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，鉆頭可以是刮刀鉆頭，PDC鉆頭或其它以旋轉(zhuǎn)方式破巖的鉆頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)，翼面是以降低井底液柱壓力、阻止巖屑沉降為目的，在鉆頭本體的周向利用原件設(shè)置或增設(shè)的。
全文摘要
增效鉆頭是一種旋轉(zhuǎn)式破巖工具。利用三牙輪鉆頭的巴掌充當(dāng)水輪葉片或在鉆頭的周向增設(shè)葉片，借助葉片的旋轉(zhuǎn)對(duì)鉆井液產(chǎn)生向上的舉升力以降低井底液柱壓力，阻止巖屑沉降，并把噴嘴角度調(diào)整到最佳位置以增加井底凈化效果和水力破巖效果，達(dá)到增加鉆速的目的。增效鉆頭結(jié)構(gòu)新穎、簡單，無材質(zhì)變化，無特殊工藝要求，易于在鉆頭生產(chǎn)廠家實(shí)施。是一種安全、高效的破巖工具，尤其適用于井下動(dòng)力鉆具驅(qū)動(dòng)。
文檔編號(hào)E21B10/08GK1648403SQ20041000268
公開日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2004年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月27日
發(fā)明者楊紹金 申請(qǐng)人:楊紹金