專(zhuān)利名稱(chēng)：橢圓形pdc隨鉆擴(kuò)孔鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于石油鉆井特別是側(cè)鉆井施工作業(yè)的井下工具。
背景技術(shù)：
隨著油氣田開(kāi)發(fā)時(shí)間的延長(zhǎng)和石油鉆井工藝技術(shù)的發(fā)展，側(cè)鉆井技術(shù)推廣應(yīng)用井次日漸增多。側(cè)鉆井施工作業(yè)時(shí)所用的鉆頭(這里稱(chēng)之為裸眼鉆頭)由于受到原井上部套管的制約，側(cè)鉆出的井眼與所下油氣井尾管間的環(huán)空間隙較小，造成固井所形成的水泥環(huán)較薄，由于環(huán)空間隙小，易造成所下尾管偏心，嚴(yán)重影響固井質(zhì)量，不利于側(cè)鉆井采油時(shí)射孔、壓裂、注氣等技術(shù)的實(shí)施，造成側(cè)鉆井生產(chǎn)壽命較短，投入與產(chǎn)出比極不協(xié)調(diào)。針對(duì)此種情況，《油(氣)水井側(cè)鉆施工作業(yè)規(guī)程》規(guī)定在裸眼鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)井深后，采用偏心鉆頭或擴(kuò)孔器進(jìn)行擴(kuò)孔。然而，這種常規(guī)的偏心鉆頭及擴(kuò)孔器，是在裸眼鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)井深后開(kāi)始實(shí)施。這種方式增加了起下鉆時(shí)間及油層的裸露時(shí)間，不利于節(jié)約鉆井成本及對(duì)油層進(jìn)行保護(hù)。在這樣的背景下，隨鉆擴(kuò)孔器隨之而生。隨鉆擴(kuò)孔器即在鉆裸眼的同時(shí)又進(jìn)行擴(kuò)孔作業(yè)，既可減少起下鉆時(shí)間，又縮短了油層的裸露時(shí)間，減少對(duì)油層的污染，有利于油井產(chǎn)量的增加。但是，近年來(lái)，隨著市場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，井深越來(lái)越深，復(fù)雜地層及硬地層的隨鉆擴(kuò)孔施工越來(lái)越多，每次隨鉆擴(kuò)孔作業(yè)隨鉆擴(kuò)孔鉆頭磨損都非常嚴(yán)重，因而隨鉆擴(kuò)孔鉆頭壽命都低于所用裸眼鉆頭的壽命，二者的使用壽命不一致，這樣就造成頻繁起下鉆作業(yè)以進(jìn)行隨鉆擴(kuò)孔鉆頭與裸眼鉆頭的更換，因而使鉆井成本增加。另外，目前使用的隨鉆擴(kuò)孔鉆頭均為圓形結(jié)構(gòu)，不利于切削齒的排列及分布，鉆頭工作時(shí)，切削齒磨損嚴(yán)重，壽命較短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種可鉆性強(qiáng)且使用壽命長(zhǎng)的橢圓形隨鉆擴(kuò)孔鉆頭。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下此種隨鉆擴(kuò)孔鉆頭由鉆頭本體、鉆頭體、水平聚晶金剛石柱、垂直聚晶金剛石柱、小聚晶金剛石柱和彈簧座組成，鉆頭本體中部與之一體地設(shè)有橢圓形鉆頭體，鉆頭體外部下側(cè)傾斜水平排列地鑲焊有2排8-10個(gè)水平聚晶金剛石柱，上側(cè)垂直排列地鑲焊有1排8-14個(gè)垂直聚晶金剛石柱，中部垂直排列地鑲焊有3排8-10個(gè)垂直聚晶金剛石柱，前部周向排列鑲焊有6-8個(gè)小聚晶金剛石柱；鉆頭體本體兩側(cè)圓孔內(nèi)分別設(shè)有彈簧座。使用時(shí)，將該鉆頭安裝在液壓式隨鉆擴(kuò)孔工具橢圓體內(nèi)下入井下，隨鉆擴(kuò)孔工具在內(nèi)部壓力達(dá)到工作壓力15MPa后，該鉆頭的橢圓形加長(zhǎng)擴(kuò)孔鉆頭體借助液壓從鉆頭本體中伸出，鉆頭開(kāi)始在井下順時(shí)針高速旋轉(zhuǎn)，外側(cè)下部水平聚晶金剛石柱和鉆頭前部先吃入地層，在扭矩作用下向前移動(dòng)剪切巖石。此時(shí)，外部上側(cè)垂直聚晶金剛石柱起到保徑作用，當(dāng)水平聚晶金剛石柱被切削磨損后，垂直金剛石柱又可起到切削巖石的作用，從而較大提高了鉆頭的可鉆性及其使用壽命。
本發(fā)明提供的橢圓形PDC隨鉆擴(kuò)孔鉆頭設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)新穎，利用它可以較大提高側(cè)鉆井隨鉆擴(kuò)孔鉆頭的可鉆性及其使用壽命。


圖1為本發(fā)明水平放置狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為其俯視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明由以下實(shí)施例給出，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
如圖所示，本發(fā)明由鉆頭本體1、鉆頭體2、水平聚晶金剛石柱3、垂直聚晶金剛石柱4、小金剛石柱5和彈簧座6組成，其結(jié)構(gòu)組裝關(guān)系如下鉆頭本體1中部與之一體地設(shè)有橢圓形鉆頭體2，鉆頭體2外部下側(cè)傾斜水平排列地鑲焊有2排8-10個(gè)水平聚晶金剛石柱3，上側(cè)垂直排列地鑲焊有1排8-14個(gè)垂直聚晶金剛石柱4，中部垂直排列地鑲焊有3排8-10個(gè)垂直聚晶金剛石柱4，前部周向排列鑲焊有6-8個(gè)小聚晶金剛石柱5；鉆頭本體1兩側(cè)圓孔內(nèi)分別設(shè)有彈簧座6。其中，鉆頭本體1為一長(zhǎng)方弧形板狀體，其中部與之一體地加工有橢圓形鉆頭體2，上下側(cè)設(shè)有兩個(gè)相互對(duì)稱(chēng)的彈簧孔。鉆頭體2呈橢圓形，長(zhǎng)軸為150-180mm，短軸為35-50mm，可伸出隨鉆擴(kuò)孔工具體外50-80mm，其外部下側(cè)傾斜水平排列鑲焊有2排8-10個(gè)聚晶金剛石柱3，外部上側(cè)垂直排列鑲焊有1排8-14個(gè)聚晶金剛石柱4，中部垂直排列鑲焊有3排8-10個(gè)聚晶金剛石柱4，前部周向排列鑲焊有6-8個(gè)小聚晶金剛石柱5，鉆頭體上設(shè)有沖洗巖屑用水眼。垂直聚晶金剛石柱3、水平聚晶金剛石柱4均為圓柱形，長(zhǎng)度為20-25mm，直徑為7-10mm，水平金剛石柱切削齒的后傾角α為10-30°，小金剛石柱5長(zhǎng)7-10mm，直徑7-10mm。
權(quán)利要求
1.一種橢圓形PDC隨鉆擴(kuò)孔鉆頭，由鉆頭本體(1)、鉆頭體(2)、水平聚晶金剛石柱(3)、垂直聚晶金剛石柱(4)、小金剛石柱(5)和彈簧座(6)組成，其特征在于鉆頭本體(1)中部與之一體地設(shè)有橢圓形鉆頭體(2)，鉆頭體(2)外部下側(cè)傾斜水平排列地鑲焊有2排8-10個(gè)水平聚晶金剛石柱(3)，上側(cè)垂直排列地鑲焊有1排8-14個(gè)垂直聚晶金剛石柱(4)，中部垂直排列地鑲焊有3排8-10個(gè)垂直聚晶金剛石柱(4)，前部周向排列鑲焊有6-8個(gè)小聚晶金剛石柱(5)；鉆頭本體(1)兩側(cè)圓孔內(nèi)分別設(shè)有彈簧座(6)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于石油鉆井特別是側(cè)鉆井施工作業(yè)的橢圓形PDC隨鉆擴(kuò)孔鉆頭，由鉆頭本體1、鉆頭體2、水平聚晶金剛石柱3、垂直聚晶金剛石柱4、小金剛石柱5和彈簧座6組成，鉆頭本體1中部與之一體地設(shè)有橢圓形鉆頭體2，鉆頭體2外部下側(cè)傾斜水平排列地鑲焊有2排8－10個(gè)水平聚晶金剛石柱3，上側(cè)垂直排列地鑲焊有1排8－14個(gè)垂直聚晶金剛石柱4，中部垂直排列地鑲焊有3排8－10個(gè)垂直聚晶金剛石柱4，前部周向排列鑲焊有6－8個(gè)小聚晶金剛石柱5；鉆頭本體1兩側(cè)圓孔內(nèi)分別設(shè)有彈簧座6。此種鉆頭設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)新穎，利用它可以較大提高側(cè)鉆井隨鉆擴(kuò)孔鉆頭的可鉆性及其使用壽命。
文檔編號(hào)E21B10/46GK1995687SQ20061013503
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月23日
發(fā)明者張世軍, 王廷瑞, 曹生, 丁文正, 榮振, 李壯 申請(qǐng)人:遼河石油勘探局