專利名稱：一種適用于小井眼定向井的pdc鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油鉆探技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鉆井用的PDC 鉆頭。
背景技術(shù)：
小井眼鉆井技術(shù)能夠降低油田開發(fā)成本的鉆井技術(shù)，在國內(nèi)外得到 了廣泛的應(yīng)用。目前，長慶與國內(nèi)大部分油田小井眼鉆井采用牙輪鉆 頭定向。但是牙輪鉆頭適合"高鉆壓-低轉(zhuǎn)速"的鉆進(jìn)模式，隨著井深 的增加，小井眼井井深達(dá)到了 2300米以上，小井眼鉆具本身柔性大， 這種鉆進(jìn)模式會(huì)使鉆具反扭增大，工具面不穩(wěn)定，定向困難。而PDC 鉆頭適合于"低鉆壓-高轉(zhuǎn)速"的鉆進(jìn)模式，這點(diǎn)特別適合小井眼定向 鉆井，在較小的鉆壓下定向鉆進(jìn)，就能獲得比牙輪鉆頭更高的機(jī)械鉆 速，同時(shí)扭矩小、鉆井井下工具面更加穩(wěn)定。由于小井眼PDC鉆頭本 身的結(jié)構(gòu)原因，使用PDC鉆頭進(jìn)行定向鉆進(jìn)時(shí)，鉆進(jìn)速度還是較慢，

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種適用于小井眼定向井的PDC鉆頭， 提高定向井施工效率，定向鉆進(jìn)工具面穩(wěn)定、扭矩小，復(fù)合鉆進(jìn)穩(wěn)斜 效果好并能適應(yīng)軟硬交錯(cuò)地層鉆進(jìn)。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是適用于小井眼定向井的PDC鉆頭， 包括鉆頭體、刀翼、主切削齒、輔助切削齒和水眼。鉆頭體為圓柱體 形，鉆頭體上端有鉆桿螺紋，能連接鉆桿或鉆鋌。在鉆頭體的下端有 刀翼，刀翼在鉆頭體的下端呈放射狀分布，主切削齒和輔助切削齒固定在刀翼上，其特征是主切削齒和輔助切削齒的后傾角為10 30° 之間。主切削齒或輔助切削齒的頂點(diǎn)連線與被切削底平面的夾角為
10 20°之間，形成短外錐-淺內(nèi)錐結(jié)構(gòu)。在刀翼的外壁上鑲嵌有保徑 條，提高了保徑作用。保徑條的作用與保徑齒的作用相同。即在鉆井 時(shí)，多個(gè)放射狀的刀翼組成的外徑不會(huì)縮小。
本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型的PDC鉆頭在穿越硬夾層時(shí)，
輔助切削齒分擔(dān)主切削齒的部分沖擊力，中等密度布齒，使鉆頭的每 個(gè)切削齒受力均勻，提高單顆齒的壽命。在施加正常范圍的鉆壓情況 下，主切削齒能夠很容易地吃入地層，因此可以獲得高的機(jī)械鉆速。 為了適應(yīng)定向井鉆井要求，設(shè)計(jì)的淺內(nèi)錐、雙圓弧冠部形狀，扭矩較 小，鉆頭穩(wěn)定性強(qiáng)，同時(shí)配合螺旋光滑的保徑條，既保證了鉆頭體外 徑縮小，又減少了摩擦，提高了鉆頭的定向能力。
本實(shí)用新型適用于小井眼定向井的PDC鉆頭，具有定向過程中鉆具 反扭矩小，配合"單彎雙扶鉆具"鉆進(jìn)穩(wěn)斜效果好。在穿越軟硬夾層 時(shí)，能適應(yīng)從1-9級(jí)的軟硬地層，顯著地降低了鉆頭的磨損，提高了 鉆頭壽命與機(jī)械鉆速。平均鉆井周期降低了 20%，平均機(jī)械鉆速提高了 15%。
短外錐-淺內(nèi)錐結(jié)構(gòu)在同樣鉆壓下井壁附近的應(yīng)力與冠頂應(yīng)力的比 值比長外錐-深內(nèi)錐的比值大，短外錐-淺內(nèi)錐的側(cè)向切削能力與軸向 切削能力的比值大，導(dǎo)向能力強(qiáng)，能夠使用于C172mm井眼定向鉆井。


圖1是本實(shí)用新型適用于小井眼定向井的PDC鉆頭結(jié)構(gòu)主視圖。 圖中l(wèi).鉆頭體，2.主切削齒，3.輔助切削齒，4.刀翼，5.水眼。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l:以一個(gè)直徑為172mm的適用于小井眼定向井的PDC鉆頭 為例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參照?qǐng)D1。適用于小井眼定向井的PDC鉆頭，鉆頭體1為圓柱體形， 鉆頭體1上端有鉆桿螺紋，能連接鉆桿或鉆鋌。在鉆頭體1的下端有 六個(gè)刀翼4及三個(gè)噴嘴5。六個(gè)刀翼4在鉆頭體1的下端面上呈放射狀 分布，其中有三個(gè)長刀翼和三個(gè)短刀翼，三個(gè)長刀翼與三個(gè)短刀翼間 隔排列。每個(gè)刀翼4上焊接固定有主切削齒2和輔助切削齒3，主切削 齒2的直徑為16mm，厚度為13mm。輔助切削齒3的直徑為13mm，厚度 為8mm。主切削齒2和輔助切削齒3中等密度布齒。主切削齒2和輔助 切削齒3的后傾角為14° 。主切削齒2或輔助切削齒3的頂點(diǎn)連線與 被切削底平面的夾角為16° ，形成短外錐-淺內(nèi)錐結(jié)構(gòu)。在每個(gè)刀翼4 的外壁上采用銅焊方法鑲嵌有個(gè)三列保徑條。
適用于小井眼定向井的PDC鉆頭的內(nèi)錐高度18.2 20.2mm，冠部 高度20.2 22.2mm，為較好的選擇，形成淺內(nèi)錐、雙圓弧冠部形狀。 本實(shí)施例的內(nèi)錐高度為19.2mm，冠部高度21腿。
權(quán)利要求1、一種適用于小井眼定向井的PDC鉆頭，包括鉆頭體(1)、刀翼(4)、主切削齒(2)、輔助切削齒(3)和水眼(5)，鉆頭體(1)為圓柱體形，鉆頭體(1)上端有鉆桿螺紋，在鉆頭體(1)的下端有刀翼(4)，刀翼(4)在鉆頭體(1)的下端呈放射狀分布，主切削齒(2)和輔助切削齒(3)固定在刀翼(2)上，其特征在于主切削齒(2)和輔助切削齒(3)的后傾角為10～30°之間，主切削齒(2)或輔助切削齒(3)的頂點(diǎn)連線與被切削底平面的夾角為10～20°之間。
2、 如權(quán)利要求1所述的適用于小井眼定向井的PDC鉆頭，其特征 是在刀翼(4)的外壁上鑲嵌有保徑條。
專利摘要適用于小井眼定向井的PDC鉆頭，應(yīng)用于石油鉆探技術(shù)領(lǐng)域。包括鉆頭體、刀翼、主切削齒、輔助切削齒和水眼，鉆頭體為圓柱體形，鉆頭體上端有鉆桿螺紋，在鉆頭體的下端有刀翼，刀翼在鉆頭體的下端呈放射狀分布，主切削齒和輔助切削齒固定在刀翼上。特征是主切削齒和輔助切削齒的后傾角為10～30°之間，主切削齒或輔助切削齒的頂點(diǎn)連線與被切削底平面的夾角為10～20°之間，在刀翼的外壁上鑲嵌有保徑條。效果是在定向過程中鉆具反扭矩小，配合“單彎雙扶鉆具”鉆進(jìn)穩(wěn)斜效果好。顯著地降低了鉆頭的磨損，提高了鉆頭壽命與機(jī)械鉆速。平均鉆井周期降低了20％，平均機(jī)械鉆速提高了15％。
文檔編號(hào)E21B10/46GK201412068SQ200920108759
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月12日
發(fā)明者吳學(xué)升, 周廣陳, 張燕娜, 李憲文, 歐陽勇, 王勇茗, 白明娜, 高云文, 黃占盈 申請(qǐng)人:中國石油天然氣股份有限公司