專利名稱：一種高穩(wěn)定性鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種石油天然氣鉆井鉆頭，具體地說，是一種PDC鉆頭。
背景技術(shù)：
常規(guī)PDC鉆頭在均質(zhì)的較軟地層中鉆進時，機械鉆速快、進尺多，但在鉆含有硬夾層的軟硬交錯的非均質(zhì)地層時，PDC切削件易發(fā)生沖擊損壞，使鉆頭失去工作能力。造成此種現(xiàn)象的主要原因，一是鉆遇由軟到硬的地層界面時鉆頭易發(fā)生回旋振動，二是在硬夾層中鉆進時鉆頭承受著很大的扭轉(zhuǎn)力，容易引起鉆頭扭轉(zhuǎn)振動。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述常規(guī)PDC鉆頭只能適應(yīng)鉆均質(zhì)的較軟地層，而鉆軟硬交錯的非均質(zhì)地層時效果不佳的缺陷，本實用新型提供了一種鉆井鉆頭，能夠在軟硬交錯的地層中有效鉆進。本實用新型的目的就是為鉆井現(xiàn)場提供一種高穩(wěn)定性鉆頭。
為了達到上述目的，本實用新型的高穩(wěn)定性鉆頭包括鉆頭體、PDC切削件、穩(wěn)定性元件和噴嘴。穩(wěn)定性元件布置在PDC切削件后面，穩(wěn)定性元件的出露高度小于PDC切削件的出露高度，穩(wěn)定性元件的材質(zhì)可以是硬質(zhì)合金、天然金剛石或人造聚晶金剛石。
穩(wěn)定性元件的出露高度比PDC切削件低，而且是硬質(zhì)材料，所以它能夠使本實用新型在鉆進非均質(zhì)地層的過程中保持PDC切削件的切入地層具有連續(xù)性，避免了切入地層的深度忽高忽低，減小了鉆頭的動態(tài)不平衡力，也減小了扭矩波動，從而減小了回旋振動、扭轉(zhuǎn)振動以及軸向振動的發(fā)生幾率，即大大改善了鉆頭的穩(wěn)定性，因此也減小了PDC切削件發(fā)生沖擊損壞的可能性，從而防止了鉆頭先期損壞，延長了鉆頭的使用壽命。
本實用新型將通過具體實例結(jié)合附圖加以說明。
圖1是本實用新型所述高穩(wěn)定性鉆頭的PDC切削件和穩(wěn)定性元件布置示意圖。
具體實施方式
參照圖1用于石油天然氣鉆井的一種高穩(wěn)定性鉆頭，包括鉆頭體1、PDC切削件2、穩(wěn)定性元件3和噴嘴4。穩(wěn)定性元件3布置在PDC切削件2后面，且出露小于PDC切削件。當(dāng)采用本實用新型的這種高穩(wěn)定性鉆頭在軟硬交錯的非均質(zhì)地層中鉆進時，在各個小段的相對均質(zhì)的軟地層中的鉆進原理與常規(guī)PDC鉆頭相似，但當(dāng)鉆遇由軟到硬的地層界面時，由于穩(wěn)定性元件3的存在，限制了PDC切削件2切入地層的深度，從而防止了施加到鉆頭上的鉆壓的急劇增大，也就避免了鉆頭發(fā)生回旋振動和軸向振動的可能。在各個小段的相對均質(zhì)的硬地層中鉆進時，因為硬地層的抗剪強度高，而PDC切削件2的破巖方式正是剪切，因此在鉆進過程中必須對PDC切削件2切入地層的深度加以限制，否則鉆頭就會承受很大的扭轉(zhuǎn)力，容易引起鉆頭扭轉(zhuǎn)振動。這種高穩(wěn)定性鉆頭上布置在PDC切削件2后面的穩(wěn)定性元件3就能夠起到限制PDC切削件2切入地層深度的作用。穩(wěn)定性元件3和PDC切削件2的出露高度差值可以根據(jù)具體情況控制在2.5-4.0mm之間，而為了保證穩(wěn)定性元件3在鉆頭設(shè)計壽命時間內(nèi)始終起作用，穩(wěn)定性元件3可以根據(jù)具體情況由硬質(zhì)合金、天然金剛石或人造聚晶金剛石制造而成。
權(quán)利要求1.一種高穩(wěn)定性鉆頭，由鉆頭體(1)、PDC切削件(2)、穩(wěn)定性元件(3)和噴嘴(4)組成，其特征在于采用了穩(wěn)定性元件(3)，且穩(wěn)定性元件(3)布置在PDC切削件(2)的后面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高穩(wěn)定性鉆頭，其特征在于穩(wěn)定性元件(3)的出露高度小于PDC切削件(2)的出露高度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高穩(wěn)定性鉆頭，其特征在于穩(wěn)定性元件(3)的材質(zhì)可以是硬質(zhì)合金、天然金剛石或人造聚晶金剛石。
專利摘要本實用新型公開了一種高穩(wěn)定性鉆頭，包括鉆頭體、PDC切削件、穩(wěn)定性元件和噴嘴。穩(wěn)定性元件布置在PDC切削件后面，其出露高度小于PDC切削件的出露高度。穩(wěn)定性元件的材質(zhì)可以是硬質(zhì)合金，也可以是天然金剛石或人造聚晶金剛石。本實用新型穩(wěn)定性高，能夠在軟硬交錯的地層中有效地鉆進。
文檔編號E21B10/16GK2769487SQ20052008064
公開日2006年4月5日 申請日期2005年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月9日
發(fā)明者王福修, 田京燕, 于建賓, 張崇硯 申請人:中國石化集團勝利石油管理局鉆井工藝研究院