雙流道pdc鉆頭的制作方法
【專利摘要】一種雙流道PDC鉆頭，包括：鉆頭本體，鉆頭本體內設置有進液孔；多個刀翼，多個刀翼設置于鉆頭本體的冠部；第一噴嘴，第一噴嘴設置于相鄰刀翼之間，且與進液孔連通；以及增壓噴嘴，增壓噴嘴設置于刀翼頂部，且通過管道連通至增壓裝置。該雙流道PDC鉆頭具有水利清巖和水利切削的作用，能夠防止鉆頭鉆井過程中鉆進難、打滑等問題的發生。
【專利說明】
雙流道PDC鉆頭
技術領域
[0001 ] 本發明涉及鉆頭，特別涉及一種雙流道]3DC(Pc)Iycrystalline Diamond Compact,聚晶金剛石復合片)鉆頭。
【背景技術】
[0002]在石油鉆井工程中，為了提高鉆井速度，節約鉆井成本，技術人員研發出各種用于切削地層的鉆井工具。早期最為普及的是牙輪鉆頭，這種鉆頭的適用面廣，能適應各種地層。但隨著石油工程技術的進步，牙輪鉆頭的機械鉆速和使用壽命都無法滿足鉆井要求。
[0003]PDC鉆頭以機械鉆速快、使用壽命長等優點逐步替代了牙輪鉆頭。然而，對于roc鉆頭來說，其適用地層范圍并沒有牙輪鉆頭廣，有些地層并不能使用PDC鉆頭，其主要原因在于PDC鉆頭在鉆遇含有礫巖和超硬地層時會出現鉆頭早期損壞和無法鉆進的問題。由于礫巖對roc切削齒有沖擊作用，切削齒在早期很快就會被礫巖擊碎，切削齒被擊碎后鉆頭冠體將很快被損壞。所以一般含有礫巖的地層是無法使用roc鉆頭的。為此，需要對roc鉆頭進行改進，使得鉆頭更容易切入地層，提高其切削效力。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種雙流道roc鉆頭，其具有水利清巖和水利切削的作用，能夠防止鉆頭鉆井過程中鉆進難、打滑等問題的發生。
[0005]本發明采用以下解決方案:
[0006]一種雙流道roc鉆頭，包括:
[0007]鉆頭本體，所述鉆頭本體內設置有進液孔；
[0008]多個刀翼，所述多個刀翼設置于所述鉆頭本體的冠部；
[0009]第一噴嘴，所述第一噴嘴設置于相鄰刀翼之間，且與所述進液孔連通；以及
[0010]增壓噴嘴，所述增壓噴嘴設置于所述刀翼頂部，且通過管道連通至增壓裝置。
[0011]優選地，所述管道包括依次連通的流道、襯管和延長管，所述流道穿過所述鉆頭本體，所述延長管連通至所述增壓裝置。
[0012]優選地，所述襯管和延長管能夠承受的壓力范圍為100?200Mpa，所述襯管由硬質合金制成，所述延長管由鋼制成。
[0013]優選地，所述增壓噴嘴與所述雙流道TOC鉆頭的中心的距離r等于所述刀翼的最大半徑R的I/2。
[0014]優選地，所述增壓噴嘴的軸線與垂直方向的夾角為10°?15°。
[0015]優選地，所述增壓噴嘴的出口直徑為I?2_。
[0016]本發明的有益效果是設計一種雙流道roc鉆頭，其在刀翼頂部設置增壓噴嘴，利用增壓裝置，使得鉆井液獲得高壓，并經由增壓噴嘴噴出。由于增壓噴嘴距離地層較近，能夠利用高壓聚合噴射，噴射壓力大，鉆頭鉆進地層時，高壓鉆井液回旋切割地層，地層受到水利切削。此外，高壓噴射極大地減小了巖石的地應力，使得PDC鉆頭能夠更加有效地切削地層。
【附圖說明】
[0017]通過結合附圖對示例性實施例進行更詳細的描述，本發明的上述以及其它目的、特征和優勢將變得更加明顯，其中，在示例性實施例中，相同的附圖標記通常代表相同部件。
[0018]圖1示出了根據示例性實施例的雙流道roc的俯視圖；
[0019]圖2示出了根據示例性實施例的雙流道roc的立體圖；
[0020]圖3示出了根據示例性實施例的雙流道roc剖視圖。
[0021]主要附圖標記說明:
[0022]1:鉆頭本體，2:刀翼，3:常壓噴嘴，4:增壓噴嘴，5:進液孔，6:管道，6-1:流道，6-2:
襯管，6-3:延長管。
【具體實施方式】
[0023]下面將參照附圖更詳細地描述本發明的優選實施例。雖然附圖中顯示了本發明的優選實施例，然而應該理解，可以以各種形式實現本發明而不應被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了使本發明更加透徹和完整，并且能夠將本發明的范圍完整地傳達給本領域的技術人員。
[0024]根據示例性實施例的雙流道roc鉆頭包括:
[0025]鉆頭本體，鉆頭本體內設置有進液孔；
[0026]多個刀翼，設置于鉆頭本體的冠部；
[0027]第一噴嘴，設置于相鄰刀翼之間，且與進液孔連通；以及
[0028]增壓噴嘴，設置于刀翼頂部，且通過管道連通至增壓裝置。
[0029]鉆頭本體的頂端為冠部，一般情況下，冠部由鋼材料制成并且表面敷焊耐磨層。刀翼設置于鉆頭本體的冠部上，通常情況下，在冠部上均勻設置4-6片刀翼，在每片刀翼上設置多個切削齒。與現有PDC鉆頭類似，根據示例性實施例的雙流道PDC鉆頭的鉆頭本體內設置有進液孔，相鄰刀翼之間設置有與進液孔連通的第一噴嘴，第一噴嘴噴射的液體能夠在鉆頭鉆進過程中沖洗巖肩，提高鉆進速度。
[0030]根據示例性實施例的雙流道roc鉆頭與現有roc鉆頭的主要區別在于:在刀翼頂部設置增壓噴嘴，增壓噴嘴通過管道連通至增壓裝置。由于增壓噴嘴設置于刀翼頂部，因此在鉆頭鉆進過程中，增壓噴嘴距離底層更近，由增壓裝置增壓的高壓鉆井液通過管道經由增壓噴嘴噴射而出時，能量損失更少，鉆頭鉆進地層時，高壓鉆井液回旋切割地層。此外，高壓噴射極大地減小了巖石的地應力，使得roc鉆頭能夠更加有效地切削地層。
[0031 ]根據示例性實施例的雙流道PDC鉆頭采用雙流道設計:第一條流道包括進液孔和第一噴嘴，流經這條流道的鉆井液沒有增壓，主要作用是提供攜巖、清巖介質，將切削下的巖石帶離井底，同時對鉆頭進行冷卻。此外，鉆井液還具有平衡井底壓力、防止地層壓力造成井噴等作用，是鉆井中不可缺少的。第二條流道包括增壓噴嘴和與之連通的管道，流經這條流道的流體經過增壓裝置的增壓，能夠更加有效地切削地層。
[0032]作為優選方案，管道包括依次連通的流道、襯管和延長管，其中流道穿過鉆頭本體，延長管連通至增壓裝置。
[0033]作為優選方案，襯管和延長管采用耐高壓的硬管。作為更優選方案，襯管和延長管能夠承受的壓力范圍為100?200Mpa，襯管由硬質合金制成，延長管由鋼制成。
[0034]作為優選方案，增壓噴嘴與雙流道PDC鉆頭的中心的距離r等于刀翼最大半徑R的1/2。將增壓噴嘴設置于刀翼頂部距離鉆頭中心1/2R處的主要原因在于鉆頭一般在此處最先接觸地層，增壓噴嘴設在此處有利于水利切削先于鉆頭切削地層，先行破壞巖石結構，從而可以減輕地層對鉆頭的損傷。使用時，增壓噴嘴與地層的距離可小至10_。
[0035]作為優選方案，增壓噴嘴的軸線與垂直方向的夾角為10°?15°，這樣的角度設置可使液流傾斜流出，鉆井液經地層反射到空中，而不會反射到鉆頭上，從而減輕了高壓鉆井液對鉆頭的損壞。
[0036]總體來說，增壓噴嘴的上述位置和方向設置可以使得通過增壓噴嘴噴射的流體更加有效地攜帶巖肩，減少增壓噴嘴引起的鉆井液反射對鉆頭的損害。
[0037]作為優選方案，增壓噴嘴的出口直徑為I?2_，以保證鉆井液以高壓被噴射出來。
[0038]圖1、圖2和圖3分別示出了根據示例性實施例的雙流道PDC的俯視圖、立體圖和剖視圖。以下參考圖1-3詳細描述根據示例性實施例的雙流道roc鉆頭。
[0039]如圖1-3所示，根據示例性實施例的雙流道roc鉆頭包括鉆頭本體1、刀翼2、常壓噴嘴3和增壓噴嘴4。
[0040]鉆頭本體I內設置有進液孔5。5片刀翼均勻分布于鉆頭本體I的冠部。常壓噴嘴3設置于相鄰刀翼之間，且與進液孔5連通。在本實施例中，共設置了5個常壓噴嘴3。
[0041]增壓噴嘴4設置于刀翼2的頂部，其通過管道6連通至增壓裝置(未顯示)。在本實施例中，僅設置一個增壓噴嘴4。增壓噴嘴4與雙流道TOC鉆頭的中心的距離r等于刀翼2的最大半徑R的1/2，增壓噴嘴4的軸線與垂直方向的夾角為10°，增壓噴嘴4的出口直徑為I?2mm。管道6包括依次連通的流道6-1、硬質合金襯管6-2和延長管6-3，其中流道6-1穿過鉆頭本體I，延長管6-3連接至增壓裝置(未顯示)。
[0042]上述技術方案只是本發明的一種實施例，對于本領域內的技術人員而言，在本發明公開的原理的基礎上，很容易做出各種類型的改進或變形，而不僅限于本發明上述具體實施例的描述，因此前面的描述只是優選的，而并不具有限制性的意義。
【主權項】
1.一種雙流道PDC鉆頭，包括: 鉆頭本體，所述鉆頭本體內設置有進液孔； 多個刀翼，所述多個刀翼設置于所述鉆頭本體的冠部； 第一噴嘴，所述第一噴嘴設置于相鄰刀翼之間，且與所述進液孔連通；以及 增壓噴嘴，所述增壓噴嘴設置于所述刀翼頂部，且通過管道連通至增壓裝置。2.根據權利要求1所述的雙流道PDC鉆頭，其中所述管道包括依次連通的流道、襯管和延長管，所述流道穿過所述鉆頭本體，所述延長管連通至所述增壓裝置。3.根據權利要求2所述的雙流道PDC鉆頭，其中所述襯管和延長管能夠承受的壓力范圍為100?200Mpa，所述襯管由硬質合金制成，所述延長管由鋼制成。4.根據權利要求1所述的雙流道PDC鉆頭，其中所述增壓噴嘴與所述雙流道PDC鉆頭的中心的距離r等于所述刀翼的最大半徑R的1/2。5.根據權利要求1所述的雙流道PDC鉆頭，其中所述增壓噴嘴的軸線與垂直方向的夾角為 10。?15。ο6.根據權利要求1所述的雙流道PDC鉆頭，其中所述增壓噴嘴的出口直徑為I?2_。
【文檔編號】E21B10/60GK105888560SQ201610272479
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月28日
【發明人】吳寶龍, 高學之, 王流星, 梁曉勇
【申請人】廊坊市鼎鑫聯拓工貿有限公司