反循環(huán)空氣錘鉆頭的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種反循環(huán)空氣錘鉆頭，包括鉆頭本體，鉆頭本體上設(shè)置有進(jìn)氣通道、內(nèi)部引射孔和中心排砂通道，進(jìn)氣通道的出氣口位于鉆頭本體的底面上，內(nèi)部引射孔的入口與進(jìn)氣通道連通，出口與中心排砂通道連通，且入口與鉆頭本體的底面之間的距離小于出口與鉆頭本體的底面之間的距離；在進(jìn)氣通道的出氣口噴出的氣體作用下，中心排砂通道將巖屑由鉆頭本體底面向頂部排出。本實(shí)用新型具有良好反循環(huán)排砂效果，同時(shí)具備一定的預(yù)防和處理井漏以及鉆頭卡鉆事故的能力。
【專利說(shuō)明】反循環(huán)空氣錘鉆頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種反循環(huán)空氣錘鉆頭，與反循環(huán)空氣錘配套使用，可用于26"井眼的氣體反循環(huán)鉆井。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，氣體正循環(huán)鉆井技術(shù)在治理井漏、保護(hù)儲(chǔ)層、提高機(jī)械鉆速等方面取得了顯著效果。目前，空氣錘鉆井技術(shù)在硬及超硬地層、低壓易漏地層和高研磨地層中得到較為廣泛應(yīng)用，成為油氣勘探領(lǐng)域提速、穩(wěn)斜、防止井下事故發(fā)生的有效手段之一。同時(shí)，空氣錘鉆井采用了取之不竭的空氣為循環(huán)介質(zhì)，不會(huì)污染油氣層。例如，中國(guó)專利號(hào)“CN201020565193.2”公開(kāi)的一種保徑空氣錘鉆頭，
【公開(kāi)日】為2011年05月18日，由鉆頭體、底齒、邊齒組成，鉆頭冠部的下部為圓柱面，上部為圓錐面，在鉆頭冠部的圓柱面上鑲嵌有保徑齒，在圓錐面上鑲嵌保徑齒。再如，中國(guó)專利號(hào)“CN201110261261.5”公開(kāi)了一種定向旋轉(zhuǎn)式空氣錘，
【公開(kāi)日】為2012年02月01日，主要由隔離機(jī)構(gòu)、配氣旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、活塞組件和鉆頭構(gòu)成，隔離機(jī)構(gòu)包括上接頭、回轉(zhuǎn)接頭、逆止閥、彈簧、彈簧座放置閥芯、彈簧座和外殼；配氣旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)在隔離機(jī)構(gòu)內(nèi)，包括回轉(zhuǎn)軸、配氣座、進(jìn)氣管、后氣腔和前氣腔，配氣座頂面與彈簧座固定連接，底面上以環(huán)形陣列方式布置有多個(gè)鋸齒狀凸錐，進(jìn)氣管上端連接在配氣座上,下端伸入活塞組件內(nèi)，在進(jìn)氣管上設(shè)有進(jìn)氣口 ；活塞組件設(shè)在隔離機(jī)構(gòu)內(nèi)，包括活塞、卡環(huán)和卡環(huán)半，在活塞頂面以環(huán)形陣列方式布置有多個(gè)與配氣座底面鋸齒狀凸錐相匹配的凸錐，活塞上徑向設(shè)有分別通向后氣腔和前氣腔的進(jìn)氣孔；鉆頭通過(guò)花鍵連接在花鍵接頭上，鉆頭的尾部連接有鉆頭尾管。
[0003]但上述空氣錘鉆頭均為氣體正循環(huán)鉆井用空氣錘鉆頭。氣體正循環(huán)鉆井技術(shù)目前存在如下問(wèn)題:在大尺寸井眼鉆井時(shí)，正循環(huán)氣體鉆井所需氣量大、設(shè)備數(shù)量多、成本高等成了普遍問(wèn)題。同時(shí),常規(guī)氣體鉆井時(shí)高速氣體對(duì)井壁沖蝕明顯，在井壁不穩(wěn)定的條件下井內(nèi)容易出現(xiàn)“大肚子”。此外，若井下水層、漏層同時(shí)存在，容易出現(xiàn)漏水不漏砂的情況，難以建立循環(huán)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有空氣錘鉆頭應(yīng)用在氣體正循環(huán)鉆井技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，提供一種反循環(huán)空氣錘鉆頭，本實(shí)用新型具有良好反循環(huán)排砂效果，同時(shí)具備一定的預(yù)防與處理井漏以及鉆頭卡鉆的能力。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0006]一種反循環(huán)空氣錘鉆頭，包括鉆頭本體，其特征在于:鉆頭本體上設(shè)置有進(jìn)氣通道、內(nèi)部引射孔和中心排砂通道，進(jìn)氣通道的出氣口位于鉆頭本體的底面上，內(nèi)部引射孔的入口與進(jìn)氣通道連通，出口與中心排砂通道連通，且入口與鉆頭本體的底面之間的距離小于出口與鉆頭本體的底面之間的距離；在進(jìn)氣通道的出氣口噴出的氣體作用下，中心排砂通道將巖屑由鉆頭本體底面向頂部排出。[0007]所述進(jìn)氣通道包括鍵槽和底面噴射孔，鍵槽設(shè)置在鉆頭本體上部，所述底面噴射孔的入口與鍵槽連通，出口位于鉆頭本體的底面上。
[0008]所述內(nèi)部引射孔的入口位于鍵槽中，出口位于中心排砂通道中。
[0009]所述鉆頭本體下部圍繞中心排砂通道設(shè)置有連接通道，中心排砂通道一端貫穿鉆頭本體上部，另一端由連接通道連接到鉆頭本體底面上。
[0010]所述鉆頭本體底面上設(shè)置有擴(kuò)壓槽，底面噴射孔的出口位于擴(kuò)壓槽中，且連接通道的巖屑入口與擴(kuò)壓槽連通。
[0011]所述鉆頭本體下部的外圓柱面設(shè)置有硬質(zhì)合金保徑齒，鉆頭本體底端面設(shè)置有硬質(zhì)合金球齒。
[0012]所述鉆頭本體下部沿徑向均勻布置有防卡槽，所述防卡槽為三個(gè)。
[0013]所述內(nèi)部引射孔為均勻分布在鉆頭本體上部的六個(gè)孔，與鍵槽一一對(duì)應(yīng)設(shè)置；底面噴射孔為均勻分布在鉆頭本體下部的六個(gè)孔，與擴(kuò)壓槽一一對(duì)應(yīng)設(shè)置。
[0014]采用本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0015]一、本實(shí)用新型中，鉆頭本體上設(shè)置有進(jìn)氣通道、內(nèi)部引射孔和中心排砂通道，進(jìn)氣通道的出氣口位于鉆頭本體的底面上，內(nèi)部引射孔的入口與進(jìn)氣通道連通，出口與中心排砂通道連通，且入口與鉆頭本體的底面之間的距離小于出口與鉆頭本體的底面之間的距離；在進(jìn)氣通道的出氣口噴出的氣體作用下，中心排砂通道將巖屑由鉆頭本體底面向頂部排出，采用此結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了反循環(huán)排出井底巖屑，尤其適用于26"井眼，可在26"井眼中形成良好反循環(huán)排砂效果，同時(shí)具備一定預(yù)防與處理井漏以及鉆頭卡鉆事故的能力，用于反循環(huán)氣體鉆井，所需氣量是常規(guī)正循環(huán)氣體鉆井的1/5?1/40 (井眼尺寸越大對(duì)比越明顯)；用于大尺寸井眼氣體鉆井中，可減少設(shè)備數(shù)量、降低綜合成本。
[0016]二、本實(shí)用新型中，所述進(jìn)氣通道包括鍵槽和底面噴射孔，鍵槽設(shè)置在鉆頭本體上部，所述底面噴射孔的入口與鍵槽連通，出口位于鉆頭本體的底面上，以及所述內(nèi)部引射孔的入口位于鍵槽中，出口位于中心排砂通道中，采用此結(jié)構(gòu)，通過(guò)鍵槽實(shí)現(xiàn)了氣體分流，一部分通過(guò)內(nèi)部引射孔流向中心排砂通道并向上流出，在中心排砂通道中形成向上的抽吸力，另一部分通過(guò)底面噴射孔噴至井底后，攜帶井底巖屑進(jìn)入到中心排砂通道，在抽吸力作用下實(shí)現(xiàn)反循環(huán)。
[0017]三、本實(shí)用新型中，所述鉆頭本體下部圍繞中心排砂通道設(shè)置有連接通道，中心排砂通道一端貫穿鉆頭本體上部，另一端通過(guò)連接通道連接到鉆頭本體底面上，采用此結(jié)構(gòu)，中心排砂通道不是貫通到鉆頭本體底面上，使連接通道在鉆頭本體底面上的圍合區(qū)域上的硬質(zhì)合金球齒參與破碎巖石，能將大塊的巖石破碎，同時(shí)能夠避免較大的巖石進(jìn)入中心排砂通道，防止中心排砂通道堵塞。
[0018]四、本實(shí)用新型中，所述鉆頭本體底面上設(shè)置有擴(kuò)壓槽，底面噴射孔的出口位于擴(kuò)壓槽中，且連接通道的巖屑入口與擴(kuò)壓槽連通，通過(guò)擴(kuò)壓槽的作用，能更好的將攪動(dòng)后的巖屑通過(guò)連接通道弓丨入到中心排砂通道中，排砂效果更好。
[0019]五、本實(shí)用新型中，所述鉆頭本體下部的外圓柱面設(shè)置有硬質(zhì)合金保徑齒，鉆頭鉆井時(shí)，具有保徑作用；鉆頭本體底端面設(shè)置有硬質(zhì)合金球齒，破碎巖屑效果更好。
[0020]六、本實(shí)用新型中，所述鉆頭本體下部沿徑向均勻布置有防卡槽，所述防卡槽為三個(gè)，可在一定程度上預(yù)防并處理鉆頭卡鉆事故。[0021]七、本實(shí)用新型中，所述內(nèi)部引射孔為均勻分布在鉆頭本體上部的六個(gè)，與鍵槽一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，采用六個(gè)內(nèi)部引射孔，抽吸作用更理想；底面噴射孔為均勻分布在鉆頭本體下部的六個(gè)，與擴(kuò)壓槽一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，采用六個(gè)底面噴射孔可提高巖屑的匯聚效果；六個(gè)內(nèi)部引射孔與六個(gè)底面噴射孔配合，達(dá)到最佳的排砂效果。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本實(shí)用新型立體結(jié)構(gòu)示意圖
[0023]圖2為本實(shí)用新型底面結(jié)構(gòu)示意圖
[0024]圖3為本實(shí)用新型剖面結(jié)構(gòu)示意圖
[0025]圖4為本實(shí)用新型上部局部剖面結(jié)構(gòu)示意圖
[0026]圖中標(biāo)記為:1、鉆頭本體；2、保徑齒；3、硬質(zhì)合金球齒；4、底面噴射孔；5、內(nèi)部引射孔；6、防卡槽；7、中心排砂通道；8、鍵槽；9、連接通道；10、擴(kuò)壓槽。
【具體實(shí)施方式】
[0027]—種反循環(huán)空氣錘鉆頭，包括鉆頭本體1，鉆頭本體1上設(shè)置有進(jìn)氣通道、內(nèi)部引射孔5和中心排砂通道7，進(jìn)氣通道的出氣口位于鉆頭本體1的底面上，內(nèi)部引射孔5的入口與進(jìn)氣通道連通，出口與中心排砂通道7連通，且入口與鉆頭本體1的底面之間的距離小于出口與鉆頭本體1的底面之間的距離；在進(jìn)氣通道的出氣口噴出的氣體作用下，中心排砂通道7將巖屑由鉆頭本體1底面向頂部排出。
[0028]本實(shí)用新型中，所述進(jìn)氣通道包括鍵槽8和底面噴射孔4，鍵槽8設(shè)置在鉆頭本體1上部，所述底面噴射孔4的入口與鍵槽8連通，出口位于鉆頭本體1的底面上。
[0029]本實(shí)用新型中，所述內(nèi)部引射孔5的入口位于鍵槽8中，出口位于中心排砂通道7中。
[0030]本實(shí)用新型中，所述鉆頭本體1下部圍繞中心排砂通道7設(shè)置有連接通道9，中心排砂通道7 —端貫穿鉆頭本體1上部，另一端由連接通道9連接到鉆頭本體1底面上。
[0031 ] 本實(shí)用新型中，所述鉆頭本體1底面上設(shè)置有擴(kuò)壓槽10，底面噴射孔4的出口位于擴(kuò)壓槽10中，且連接通道9的巖屑入口與擴(kuò)壓槽10連通。
[0032]本實(shí)用新型中，所述鉆頭本體1下部的外圓柱面設(shè)置有硬質(zhì)合金保徑齒2，鉆頭本體1底端面設(shè)置有硬質(zhì)合金球齒3。
[0033]本實(shí)用新型中，所述鉆頭本體1下部沿徑向均勻布置有防卡槽6，所述防卡槽6為三個(gè)。
[0034]本實(shí)用新型中，所述內(nèi)部引射孔5為均勻分布在鉆頭本體1上部的六個(gè)，與鍵槽8一一對(duì)應(yīng)設(shè)置；底面噴射孔4為均勻分布在鉆頭本體1下部的六個(gè)，與擴(kuò)壓槽10 —一對(duì)應(yīng)設(shè)置。
[0035]本實(shí)用新型的工作原理為:使用時(shí)，進(jìn)入的空氣通過(guò)鍵槽分流，一部分通過(guò)內(nèi)部引射孔流向中心排砂通道并向上流出，在中心排砂通道中形成向上的抽吸力，另一部分通過(guò)底面噴射孔噴至井底后，攪動(dòng)井底巖屑，在抽吸力作用下攜帶井底巖屑進(jìn)入到中心排砂通道，實(shí)現(xiàn)反循環(huán)。
[0036]實(shí)施例2[0037]本實(shí)用新型包括鉆頭本體1、保徑齒2和硬質(zhì)合金球齒3，整體外徑Φ 600—700mm。鉆頭本體1內(nèi)設(shè)有底面噴射孔4六個(gè)，內(nèi)部引射孔5六個(gè)，并在徑向均勻布置了三個(gè)防卡槽
6。鉆頭本體1外圓柱面上鑲保徑齒2，直徑Φ 10 — 15mm。鉆頭本體1的底端面鑲硬質(zhì)合金球齒3，直徑Φ 18 — 20mm。
【權(quán)利要求】
1.一種反循環(huán)空氣錘鉆頭，包括鉆頭本體(1)，其特征在于:鉆頭本體(1)上設(shè)置有進(jìn)氣通道、內(nèi)部引射孔(5)和中心排砂通道(7)，進(jìn)氣通道的出氣口位于鉆頭本體的底面上，內(nèi)部引射孔的入口與進(jìn)氣通道連通，出口與中心排砂通道(7)連通，且入口與鉆頭本體(1)的底面之間的距離小于出口與鉆頭本體(1)的底面之間的距離；在進(jìn)氣通道的出氣口噴出的氣體作用下，中心排砂通道(7)將巖屑由鉆頭本體(1)底面向頂部排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反循環(huán)空氣錘鉆頭，其特征在于:所述進(jìn)氣通道包括鍵槽(8)和底面噴射孔(4)，鍵槽(8)設(shè)置在鉆頭本體(1)上部，所述底面噴射孔(4)的入口與鍵槽(8)連通，出口位于鉆頭本體(1)的底面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反循環(huán)空氣錘鉆頭，其特征在于:所述內(nèi)部引射孔(5)的入口位于鍵槽(8)中，出口位于中心排砂通道(7)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的反循環(huán)空氣錘鉆頭，其特征在于:所述鉆頭本體(1)下部圍繞中心排砂通道(7)設(shè)置有連接通道(9)，中心排砂通道(7) —端貫穿鉆頭本體(1)上部，另一端由連接通道(9 )連接到鉆頭本體(1)底面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的反循環(huán)空氣錘鉆頭，其特征在于:所述鉆頭本體(1)底面上設(shè)置有擴(kuò)壓槽(10)，底面噴射孔(4)的出口位于擴(kuò)壓槽(10)中，且連接通道(9)的巖屑入口與擴(kuò)壓槽(10)連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或5所述的反循環(huán)空氣錘鉆頭，其特征在于:所述鉆頭本體(1)下部的外圓柱面設(shè)置有硬質(zhì)合金保徑齒(2 )，鉆頭本體(1)底端面設(shè)置有硬質(zhì)合金球齒(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的反循環(huán)空氣錘鉆頭，其特征在于:所述鉆頭本體(1)下部沿徑向均勻布置有防卡槽(6),所述防卡槽(6)為三個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的反循環(huán)空氣錘鉆頭，其特征在于:所述內(nèi)部引射孔(5)為均勻分布在鉆頭本體(1)上部的六個(gè)，與鍵槽(8) —一對(duì)應(yīng)設(shè)置；底面噴射孔(4)為均勻分布在鉆頭本體(1)下部的六個(gè)，與擴(kuò)壓槽(10) —一對(duì)應(yīng)設(shè)置。
【文檔編號(hào)】E21B10/36GK203499565SQ201320556728
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】范黎明, 韓烈祥, 魏武, 許期聰, 鄧虎, 周長(zhǎng)虹, 劉貴義, 王衛(wèi)東, 張 林, 劉殿琛, 羅整, 廖兵, 羅群 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司