鉆頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及石油開采領(lǐng)域，尤其涉及了一種鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油天然氣資源勘探與開發(fā)的深入，地質(zhì)條件復(fù)雜、機(jī)械鉆速低、鉆井成本增加等問題日趨明顯。尤其隨著鉆井深度的不斷增加，井筒內(nèi)的鉆井液柱壓力也不斷而增大，對(duì)巖肩的壓持效應(yīng)越來越明顯，鉆井過程中的水力能量的傳輸、轉(zhuǎn)換、分配及利用效率也隨著井深的增加進(jìn)一步降低，這直接導(dǎo)致了鉆井速度的下降。適用性鉆頭的優(yōu)選、鉆井水力參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、水力能力高效輔助破巖與清洗井底巖肩，已經(jīng)成為提高鉆井速度、縮短建井周期、降低鉆井成本的有效手段。
[0003]在鉆井過程中，鉆頭與巖石相接觸，從而通過切削、沖壓等作用破碎巖石。刮刀鉆頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便，在泥巖和頁巖等軟地層中可以得到高的機(jī)械鉆速和鉆頭進(jìn)尺，但在鉆遇較硬地層或軟硬交錯(cuò)硬夾層時(shí)，鉆頭吃入困難，鉆井效率低。因此，如何通過改進(jìn)刮刀鉆頭結(jié)構(gòu)、如何提高水力能量的傳輸、轉(zhuǎn)換以及充分利用來改善井底巖石的應(yīng)力狀態(tài)和流場(chǎng)分布，是進(jìn)一步提升鉆頭的破巖效率和清洗井底巖肩效果必須解決的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供了一種鉆頭，其可以使鉆井泥漿在井底形成連續(xù)的高速旋轉(zhuǎn)射流，實(shí)現(xiàn)高效的沖洗井底和攜帶巖肩，從而提尚機(jī)械鉆速和破巖效率。
[0005]本實(shí)用新型的具體技術(shù)方案是:
[0006]一種鉆頭，它包括本體、設(shè)置在所述本體底部的噴嘴、設(shè)置在所述本體外部的刀翼，所述本體內(nèi)具有與所述噴嘴連通的沖洗通道，所述本體上開設(shè)有與所述沖洗通道連通的射流孔，在所述射流孔與所述噴嘴之間還設(shè)有導(dǎo)向旋流組件。
[0007]優(yōu)選地，所述射流孔的軸線自外向內(nèi)逐漸向下傾斜。
[0008]優(yōu)選地，所述射流孔為多個(gè)，多個(gè)所述射流孔圍繞所述本體的軸線排布。
[0009]優(yōu)選地，所述導(dǎo)向旋流組件包括固設(shè)在所述本體內(nèi)的導(dǎo)向旋流桿。
[0010]優(yōu)選地，所述導(dǎo)向旋流組件還包括固設(shè)在所述本體內(nèi)的卡環(huán)，所述卡環(huán)上開設(shè)有與所述沖洗通道連通的貫通孔，所述導(dǎo)向旋流桿固設(shè)在所述卡環(huán)上。
[0011]優(yōu)選地，所述導(dǎo)向旋流桿穿設(shè)在所述卡環(huán)上，所述導(dǎo)向旋流桿向上伸出所述卡環(huán)的一端設(shè)置有螺帽。
[0012]優(yōu)選地，所述導(dǎo)向旋流桿向上伸出所述卡環(huán)的一端的橫截面呈矩形，所述卡環(huán)開設(shè)有與所述導(dǎo)向旋流桿伸出卡環(huán)一端相匹配的槽。
[0013]優(yōu)選地，所述導(dǎo)向旋流桿與所述沖洗通道同軸設(shè)置。
[0014]優(yōu)選地，所述螺帽的頂部呈弧形。
[0015]優(yōu)選地，所述本體內(nèi)形成有一臺(tái)階，所述卡環(huán)卡設(shè)在該臺(tái)階上。
[0016]本實(shí)用新型通過安裝在本體內(nèi)的導(dǎo)向旋流組件，使鉆井泥漿在井底形成連續(xù)的旋轉(zhuǎn)流，鉆井泥漿經(jīng)鉆頭的噴嘴能形成高速旋轉(zhuǎn)射流，增強(qiáng)井底清洗效果，并輔助破巖；本體上端的斜向射流孔能產(chǎn)生斜向上的噴射流，與井底的高速旋轉(zhuǎn)射流共同作用，實(shí)現(xiàn)高效破巖、攜巖，從而提高鉆井速度。
【附圖說明】
[0017]在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來限制本實(shí)用新型公開的范圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對(duì)本實(shí)用新型的理解，并不是具體限定本實(shí)用新型各部件的形狀和比例尺寸。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型的教導(dǎo)下，可以根據(jù)具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來實(shí)施本實(shí)用新型。
[0018]圖1顯示了本申請(qǐng)中鉆頭的一個(gè)具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2顯示了圖1的剖視圖。
[0020]圖3顯示了圖2中A-A向的截面示意圖。
[0021]圖4顯示了圖1中導(dǎo)向旋流桿的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]以上附圖的附圖標(biāo)記:1、本體；11、臺(tái)階；2、刀翼；31、備帽；32、卡環(huán)；33、導(dǎo)向旋流桿；34、貫通孔；4、噴嘴；5、射流孔。
【具體實(shí)施方式】
[0023]結(jié)合附圖和本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】的描述，能夠更加清楚地了解本實(shí)用新型的細(xì)節(jié)。但是，在此描述的本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，僅用于解釋本實(shí)用新型的目的，而不能以任何方式理解成是對(duì)本實(shí)用新型的限制。在本實(shí)用新型的教導(dǎo)下，技術(shù)人員可以構(gòu)想基于本實(shí)用新型的任意可能的變形，這些都應(yīng)被視為屬于本實(shí)用新型的范圍。
[0024]參照?qǐng)D1和圖2所示，本申請(qǐng)公開了一種鉆頭，它包括本體1、設(shè)置在所述本體I底部的噴嘴4、設(shè)置在所述本體I外部的刀翼2。所述本體I內(nèi)具有與所述噴嘴4連通的沖洗通道。所述本體I上開設(shè)有與所述沖洗通道連通的射流孔5。在所述射流孔5與所述噴嘴4之間還設(shè)有導(dǎo)向旋流組件。
[0025]圖1顯示了本申請(qǐng)中鉆頭的一個(gè)【具體實(shí)施方式】。在本實(shí)施方式，參照?qǐng)D1所示，該鉆頭包括本體I和刀翼2。本體I大致呈圓柱形。在本體I上還開設(shè)有射流孔5。射流孔5也可以為多個(gè)。多個(gè)射流孔5可以繞本體I的軸線對(duì)稱排布，從而達(dá)到受力均勻。刀翼2設(shè)置在本體I外部。刀翼2上具有多個(gè)切削齒。一般刀翼2自本體I的底部外緣向上延伸排布。刀翼2—般為多個(gè)。多個(gè)刀翼2可以繞本體I的軸線對(duì)稱排布，從而達(dá)到受力均勻。在本實(shí)施方式中，射流孔5高于刀翼2的最上沿。
[0026]在本實(shí)施方式中，射流孔5的軸線自外向內(nèi)逐漸向下傾斜。鉆井泥漿在經(jīng)過斜向射流孔5時(shí)，通過小孔徑射流孔5的節(jié)流作用，能夠產(chǎn)生連續(xù)的自內(nèi)向外斜向上的高速射流。高速射流會(huì)對(duì)本體I產(chǎn)生一個(gè)反向沖擊作用，產(chǎn)生的反向沖擊力作用在本體I上可轉(zhuǎn)化為鉆壓，從而提高鉆頭的破巖效率。高速射流的噴出可以使得位于鉆頭的本體I與井眼之間的環(huán)空中的泥漿向上高速運(yùn)動(dòng)，從而在該區(qū)域產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓區(qū)，該負(fù)壓區(qū)對(duì)井底泥漿及巖肩可起到一個(gè)負(fù)壓“虹吸作用”，從而提高鉆井泥漿的攜巖效率。
[0027]結(jié)合圖2所示，本體I的頂部具有內(nèi)錐形螺紋，以便與其他機(jī)構(gòu)連接。該鉆頭還包括噴嘴4。噴嘴4設(shè)置在本體I的底部，從而能將進(jìn)入本體I內(nèi)部的高速旋轉(zhuǎn)泥漿自噴嘴4噴出。
[0028]結(jié)合圖2所示，導(dǎo)向旋流組件設(shè)置在本體I內(nèi)。導(dǎo)向旋流組件位于射流孔5和噴嘴4之間。鉆井泥漿在井底流經(jīng)導(dǎo)向旋流桿33時(shí)，通過泥漿本身的螺旋流動(dòng)及水力能量，能夠形成連續(xù)的高速旋轉(zhuǎn)流。旋流鉆井泥漿經(jīng)鉆頭的噴嘴4能形成高速旋轉(zhuǎn)射流，增強(qiáng)井底清洗效果，并輔助破巖。
[0029]結(jié)合圖3所示，在本實(shí)施方式中，本體I內(nèi)部設(shè)置有一臺(tái)階11。導(dǎo)向旋流組件包括卡環(huán)32、導(dǎo)向旋流桿33和備帽31?？ōh(huán)32通過該臺(tái)階11卡固定設(shè)置在本體I上?？ōh(huán)32的內(nèi)部可以開設(shè)有四組繞本體I的軸線方向均勻排布的貫通孔34。貫通孔34可以呈扇形，以起導(dǎo)流作用。
[0030]結(jié)合圖4所示，導(dǎo)向旋流桿33的下端呈螺旋狀，從而對(duì)位于貫通孔34與噴嘴4之間的液體起到螺旋導(dǎo)向。在本實(shí)施方式中，導(dǎo)向旋流桿33的上端穿過卡環(huán)32并伸出卡環(huán)32。導(dǎo)向旋流桿33的上端的橫截面呈矩形，卡環(huán)32開設(shè)有與所述導(dǎo)向旋流桿33伸出卡環(huán)32 —端相匹配的矩形槽，以便于導(dǎo)向旋流桿33的定位。在導(dǎo)向旋流桿33的上端還設(shè)置有與導(dǎo)向旋流桿33相匹配的備帽31。備帽31能夠?qū)?dǎo)向旋流桿33固定在卡環(huán)32上。備帽31的頂部呈弧形，以起到導(dǎo)流和抗沖蝕的作用。
[0031]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，為了受力均勻，導(dǎo)向旋流桿33與沖洗通道可以同軸設(shè)置。導(dǎo)向旋流桿33與本體I可以同軸設(shè)置。
[0032]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有如下優(yōu)點(diǎn):
[0033]1.本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)合理緊湊，安裝方便；
[0034]2、通過本體I上端的斜向射流孔5能產(chǎn)生斜向上的噴射流，既可增加鉆壓，提高鉆頭的破巖效率，又可對(duì)井底巖肩起到一個(gè)負(fù)壓“虹吸作用”，提高鉆井泥漿的攜巖效率。
[0035]3、通過安裝在本體I水眼內(nèi)的導(dǎo)向旋流組件，使鉆井泥漿在井底形成連續(xù)的高壓旋轉(zhuǎn)射流，輔助破巖，提升破巖效率，同時(shí)增強(qiáng)井底清洗效果，實(shí)現(xiàn)高效攜巖，提高鉆頭的機(jī)械鉆速。
[0036]本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。
[0037]上述實(shí)施例只為說明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鉆頭，其特征在于，它包括本體、設(shè)置在所述本體底部的噴嘴、設(shè)置在所述本體外部的刀翼，所述本體內(nèi)具有與所述噴嘴連通的沖洗通道，所述本體上開設(shè)有與所述沖洗通道連通的射流孔，在所述射流孔與所述噴嘴之間還設(shè)有導(dǎo)向旋流組件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭，其特征在于，所述射流孔的軸線自外向內(nèi)逐漸向下傾斜。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鉆頭，其特征在于，所述射流孔為多個(gè)，多個(gè)所述射流孔圍繞所述本體的軸線排布。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭，其特征在于，所述導(dǎo)向旋流組件包括固設(shè)在所述本體內(nèi)的導(dǎo)向旋流桿。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鉆頭，其特征在于，所述導(dǎo)向旋流組件還包括固設(shè)在所述本體內(nèi)的卡環(huán)，所述卡環(huán)上開設(shè)有與所述沖洗通道連通的貫通孔，所述導(dǎo)向旋流桿固設(shè)在所述卡環(huán)上。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鉆頭，其特征在于，所述導(dǎo)向旋流桿穿設(shè)在所述卡環(huán)上，所述導(dǎo)向旋流桿向上伸出所述卡環(huán)的一端設(shè)置有螺帽。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉆頭，其特征在于，所述導(dǎo)向旋流桿向上伸出所述卡環(huán)的一端的橫截面呈矩形，所述卡環(huán)開設(shè)有與所述導(dǎo)向旋流桿伸出卡環(huán)一端相匹配的槽。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的鉆頭，其特征在于，所述導(dǎo)向旋流桿與所述沖洗通道同軸設(shè)置。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鉆頭，其特征在于，所述螺帽的頂部呈弧形。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鉆頭，其特征在于，所述本體內(nèi)形成有一臺(tái)階，所述卡環(huán)卡設(shè)在該臺(tái)階上。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種鉆頭，它包括本體、設(shè)置在本體底部的噴嘴、設(shè)置在本體外部的刀翼，本體內(nèi)具有與噴嘴連通的沖洗通道，本體上開設(shè)有與沖洗通道連通的射流孔，在射流孔與噴嘴之間還設(shè)有導(dǎo)向旋流組件。導(dǎo)向旋流組件包括固設(shè)在本體內(nèi)的導(dǎo)向旋流桿。導(dǎo)向旋流組件還包括固設(shè)在本體內(nèi)的卡環(huán)，卡環(huán)上開設(shè)有與沖洗通道連通的貫通孔，導(dǎo)向旋流桿固設(shè)在卡環(huán)上。本實(shí)用新型通過安裝在本體內(nèi)的導(dǎo)向旋流組件，使鉆井泥漿在井底形成連續(xù)的旋轉(zhuǎn)流，鉆井泥漿經(jīng)鉆頭的噴嘴能形成高速旋轉(zhuǎn)射流，增強(qiáng)井底清洗效果，并輔助破巖；本體上端的斜向射流孔能產(chǎn)生斜向上的噴射流，與井底的高速旋轉(zhuǎn)射流共同作用，實(shí)現(xiàn)高效破巖、攜巖，從而提高鉆井速度。
【IPC分類】E21B10/60
【公開號(hào)】CN204627427
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520221683
【發(fā)明人】張義, 孫粉錦, 鮑清英, 穆福元, 李五忠, 張繼東, 東振, 陳姍姍, 王勃, 楊焦生
【申請(qǐng)人】中國石油天然氣股份有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年4月14日