專利名稱：粒子沖擊鉆井用鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉆井鉆頭領(lǐng)域中的一種用于粒子鉆井的粒子沖擊鉆井用鉆頭。
背景技術(shù)：
目前常規(guī)鉆井破巖工具主要是鉆頭，各種鉆頭的切削方式不同決定了適應(yīng)性不同，如PDC鉆頭是靠PDC齒剪切破巖；硬地層牙輪鉆頭是靠牙輪齒沖擊破巖；天然金剛石是靠高硬度的金剛石刮削或磨削破巖。所有這些鉆頭的主要組成為鉆頭接頭、鉆頭本體和切削頭，鉆頭接頭上有螺紋和打鉗位，鉆頭本體鑲嵌有保徑齒和側(cè)切齒。而所有這些鉆頭在破巖過程中需要足夠的鉆壓和扭矩來克服巖石的破壞極限，受到鉆桿及相關(guān)井下工具的限制，鉆頭切削元件作用在巖石的應(yīng)力較小，對于埋藏深、年代久、壓實(shí)重、強(qiáng)度高、可鉆性差、研磨性強(qiáng)的地層不能形成高效破巖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種適用于難鉆地層的粒子沖擊鉆井用鉆頭。粒子沖擊鉆井用鉆頭的技術(shù)方案是包括鉆頭接頭、鉆頭本體、切削頭，鉆頭接頭上有螺紋和打鉗位，鉆頭本體鑲嵌有保徑齒和側(cè)切齒，切削徑向開有扇形溝槽后，外緣呈中心對稱的兩段以上環(huán)形側(cè)翼，側(cè)翼端部鑲有切削齒；切削頭下部中間凹陷后呈錐狀凸起，錐狀凸起外部鑲有沖擊齒。上述方案還包括在切削頭的環(huán)形側(cè)翼和錐狀凸起內(nèi)貫穿有噴嘴。噴嘴的指向與鉆頭本體的軸線呈10°至45°的角度。鉆頭本體鑲嵌保徑齒部分的外徑大于鑲嵌側(cè)切齒部分的外徑。本發(fā)明由于切削頭的特殊結(jié)構(gòu)，配合粒子沖擊鉆井工藝后，使鉆頭能夠快速鉆進(jìn)常規(guī)鉆頭難以鉆進(jìn)的極硬地層和軟硬交互地層，機(jī)械鉆速大幅度提高，降低了鉆機(jī)作業(yè)時(shí)間，節(jié)省鉆井費(fèi)用，鉆井作業(yè)更加快速高效，克服了現(xiàn)有鉆頭在破巖過程中，受到鉆桿及相關(guān)井下工具的限制，鉆頭切削元件作用在巖石的應(yīng)力較小，對于埋藏深、年代久、壓實(shí)重、強(qiáng)度高、可鉆性差、研磨性強(qiáng)的地層不能形成高效破巖的難題，可廣泛應(yīng)用于石油、天然氣和礦產(chǎn)生產(chǎn)鉆井領(lǐng)域。


圖I為本發(fā)明的鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為圖I中鉆頭切削頭部分的仰視結(jié)構(gòu)示意圖
圖中1.鉆頭接頭，2.鉆頭本體，3.切削頭，4.螺紋，5.打鉗位，6.保徑齒，7.側(cè)切齒，8.噴嘴，9.沖擊齒，10.切削齒。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。參照附圖I和2，粒子沖擊鉆井用鉆頭，包括鉆頭接頭I、鉆頭本體2、切削頭3，鉆頭接頭I上有螺紋4和打鉗位5，鉆頭本體2鑲嵌有保徑齒6和側(cè)切齒7。切削頭3下部中間呈錐狀凸起，切削頭3下部外緣呈中心對稱的兩段環(huán)形側(cè)翼；切削頭3下部中間錐狀凸起鑲裝有沖擊齒9，切削頭3沿徑向開有扇形溝槽后，切削頭3下部外緣兩段環(huán)形側(cè)翼上鑲裝有切削齒10 ;切削頭3下部中間錐狀凸起和切削頭3下部外緣兩段環(huán)形側(cè)翼上貫穿有噴嘴
8。鉆頭本體2在鑲嵌保徑齒處的外徑大于鉆頭本體2在鑲嵌側(cè)切齒處的外徑。粒子沖擊鉆井是將圓形鋼體粒子加入鉆井液中，從鉆頭噴嘴8高速噴出，破碎巖石，然后回收鋼粒再利用的新鉆井工藝方法。在進(jìn)行粒子沖擊鉆井工程中，地面設(shè)有利用粒子沖擊鉆井的粒子裝填和粒子篩分設(shè)備，井下鉆具末端連接本實(shí)施例的粒子沖擊鉆井用鉆頭。鉆頭本體2較長，維持鉆頭平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)。耐磨保徑齒6防止鉆頭整體直徑磨小，側(cè)切·齒7有側(cè)向切削能力，可以修正井壁，使井壁規(guī)則，利于鉆頭運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。切削頭3的沖擊齒9由硬質(zhì)合金和巖和切削齒10靠沖擊破巖。切削齒10由聚晶金剛石復(fù)合片制成,靠刮削和磨削破巖。噴嘴8的指向與鉆頭本體2的軸線呈15°的角度，鋼體粒子在鉆井液的加速下分別從切削頭3下部內(nèi)外噴嘴8中射出，聯(lián)合切削齒10在井底巖石上形成內(nèi)外兩個(gè)環(huán)形破碎帶，破碎帶之間的未破碎巖石由中間沖擊齒9沖擊破碎，破碎后的所有巖屑通過扇形溝槽由鉆井液帶出。
權(quán)利要求
1.粒子沖擊鉆井用鉆頭，包括鉆頭接頭(I)、鉆頭本體(2)、切削頭(3)，鉆頭接頭(I)上有螺紋(4)和打鉗位(5)，鉆頭本體(2)鑲嵌有保徑齒(6)和側(cè)切齒(7)，其特征在于切削頭(3)徑向開有扇形溝槽后，外緣呈中心對稱的兩段以上環(huán)形側(cè)翼，側(cè)翼端部鑲有切削齒(10);切削頭(3)下部中間凹陷后呈錐狀凸起，錐狀凸起外部鑲有沖擊齒(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的粒子沖擊鉆井用鉆頭，其特征在于在切削頭(3)的環(huán)形側(cè)翼和錐狀凸起內(nèi)貫穿有噴嘴(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粒子沖擊鉆井用鉆頭，其特征在于噴嘴(8)的指向與鉆頭本體(2)的軸線呈10-45°的夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2、3所述的粒子沖擊鉆井用鉆頭，其特征在于鉆頭本體(2)鑲嵌保徑齒(6)部分的外徑大于鑲嵌側(cè)切齒(7)部分的外徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及鉆井鉆頭領(lǐng)域中的一種粒子沖擊鉆井用鉆頭。包括鉆頭接頭、鉆頭本體和切削頭，鉆頭接頭上有螺紋和打鉗位，鉆頭本體鑲嵌有保徑齒和側(cè)切齒。切削頭下部中間呈錐狀凸起，切削頭下部外緣呈中心對稱的兩段環(huán)形側(cè)翼；切削頭下部中間錐狀凸起鑲裝有沖擊齒，切削頭下部外緣兩段環(huán)形側(cè)翼上鑲裝有切削齒；切削頭下部中間錐狀凸起和切削頭下部外緣兩段環(huán)形側(cè)翼上分別安裝有噴嘴。本發(fā)明適用于粒子鉆井領(lǐng)域，能夠快速鉆進(jìn)常規(guī)鉆頭鉆進(jìn)困難的極硬地層和軟硬交互的地層，使得鉆井作業(yè)更加快速高效。
文檔編號(hào)E21B10/38GK102953685SQ20111025496
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者朱杰然, 溫林榮, 蘭婧, 任紅, 劉峰, 張佳佳 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石化集團(tuán)勝利石油管理局鉆井工藝研究院