CN102337841A

CN102337841A - 蓝宝石内螺旋泥浆导流槽脉冲式螺旋复合体全面钻进钻头

Info

Publication number: CN102337841A
Application number: CN2011103330936A
Authority: CN
Inventors: 刘展; 王少卿; 张强; 孙颖立; 张粉宁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2012-02-01

Abstract

本发明公开了蓝宝石内螺旋泥浆导流槽脉冲式螺旋复合体全面钻进钻头，钻头丝扣连接头中心部位上端分别开挖一级脉冲腔、下端开挖二级脉冲腔，螺旋体中心部位分别开挖第一缓冲腔、第二缓冲腔、内螺旋导流槽、多个螺旋道翼体、外螺旋道翼、外螺旋导流槽，并焊接保径齿、焊接牙齿，螺旋道翼体凸面镶嵌焊接有复合片、复合体，螺旋道翼体凹面底部的冠部凹槽内依次分别开挖有型号规格不同，数量不等非线性排列的螺旋槽泥浆出口第一内螺旋喷咀出口和第二内螺旋喷咀出口。钻头具有良好的稳定性，抗冲击、耐磨损、韧性好、受力均匀的特点，添补了螺旋复合体钻头横切力的不足，内外结合有效地解决了复杂地层对钻头磨损，延长了钻头使用寿命，减少了起钻次数。

Description

蓝宝石内螺旋泥浆导流槽脉冲式螺旋复合体全面钻进钻头

技术领域

本发明涉及地质勘探、石油钻探、隧道工程中使用的钻头，具体涉及一种蓝宝石内螺旋脉冲式螺旋复合体全面钻进钻头。

背景技术

继本人研发的蓝宝石螺旋复合体全面钻进钻头（专利申请号为201010276122.5）和螺旋槽泥浆喷咀（201110125869.5）在陕、甘、宁、蒙、晋油气田石油钻井工艺中投入使用后，经过使用得到数据证明该钻头工艺已达到逾期效果，特别是对研磨性很强的彭特兰岩石层有了很大的突破，大幅度提高了钻进速度和钻井质量，而且在另一口深井位3800米的钻进中，报表记录显示钻头的钻进速度和泥浆携砂能力也非常好。经过使用，根据已掌握的近三十口不同深度井的钻井数据证明，该钻头工艺完全能给当今先进钻机在同等地层条件下配套。

但上述两专利在泥浆在井下的流速，井下携砂能力，钻头降温润滑效果，高压泥浆对岩层瞬间撞击力，破岩横切力，特别是在3200米以下的深井和5000米以下的超深井上使用还存在有一定的缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供在原发明的蓝宝石螺旋复合体全面钻进钻头基础上，结合该钻头现有的特点，为广大地质勘探、油田石油开发用户提供一种结构更加合理、技术更为全面、安装使用方便、实用于各种地层深井和超深井的蓝宝石内螺旋泥浆导流槽脉冲式螺旋复合体全面钻进钻头。

为了克服现有技术的不足，本发明的技术方案是这样解决的：一种蓝宝石内螺旋泥浆导流槽脉冲式螺旋复合体全面钻进钻头，该钻进钻头的丝扣连接头一端与钻杆连接，另一端通过对接焊接缝与钻头螺旋体连接，所述丝扣连接头开有工具凹槽，本发明的特殊之处在于钻头丝扣连接头中心部位上端分别开挖有一级脉冲腔、下端开挖有二级脉冲腔，所述钻头螺旋体中心部位分别开挖有第一缓冲腔、第二缓冲腔、内螺旋导流槽、多个螺旋道翼体、外螺旋道翼、外螺旋导流槽，并焊接保径齿、焊接牙齿，所述螺旋道翼体凸面镶嵌焊接有复合片、复合体，所述螺旋道翼体凹面底部的冠部凹槽内依次分别开挖有型号规格不同，数量不等非线性排列的螺旋槽泥浆出口第一内螺旋喷咀出口和第二内螺旋喷咀出口。

所述的钻头螺旋体为钨合金钢制造。

所述的钻头牙齿为圆柱形或锥形或三角形非线性布齿。

所述的复合体中鑲嵌后焊接的复合片钻头牙齿和保径齿以几何形排列，副道翼以非几何形排列。

所述钻头螺旋体中的喷咀为非线性排列的内螺旋喷咀。

所述内螺旋喷咀形状为圆形或椭圆形。

所述内螺旋喷咀的直径为不等径喷咀。

所述脉冲腔形状为环形或锥形。

一种蓝宝石内螺旋泥浆导流槽式螺旋复合体全面钻进钻头，该钻进钻头的丝扣连接头一端与钻杆连接，另一端通过对接焊接缝与钻头螺旋体连接，所述丝扣连接头开有工具凹槽，本发明的特殊之处在于所述钻头螺旋体中心部位开挖有内螺旋导流槽、多个螺旋道翼、外螺旋道翼、外螺旋导流槽，并焊接保径齿、牙齿，所述螺旋道翼凸面镶嵌焊接有复合片、复合体，所述螺旋道翼凹面底部的冠部凹槽内依次分别开挖有型号规格不同，数量不等非线性排列的螺旋槽泥浆出口第一内螺旋喷咀出口和第二内螺旋喷咀出口。

所述内螺旋喷咀形状为椭圆形和圆形两种。

本发明与现有技相比，该钻头增加内螺旋泥浆导流槽和脉冲腔后，配合外螺旋复合体和螺旋喷咀使用，能更有效地提高钻头的钻进速度，在深井和超深井的勘探开发中能更好地起到提高和稳定泥浆喷射时的横切力，使破岩力、携砂力增强，截面降温、润滑效果增强，起钻提升阻值小，钻进中对硬地层，对复杂的砾石层和对研磨性很强的彭特兰岩石层有更强的穿过力，对深井和超深井中的玄武岩、灰砂岩、石英岩有持久的抗磨性，把起、下钻次数减少到最低。

进一步提高了钻进速度，减少钻头更换次数，稳定钻进中逐渐加深的井筒对泥浆横切力的损耗，克服纯外螺旋复合体钻头在对岩石层切削过程中自身磨损的特点，弥补螺旋槽喷咀射流，泥浆形成后的园柱体撞击岩石层瞬间横切力不足的缺陷，延长钻头使用寿命。广泛用于在3200米以下的深井和5000米以下的超深井上。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为图1的螺旋体结构示意图；

图3为图2冠部仰视结构示意图；

图4为图1的内螺旋导流槽结构示意图；

图5为图4的主视结构示意图；

图6为图1的钻头下螺旋体放大结构示意图；

图7为本发明的无脉冲腔主视结构示意图；；

图8为图7的冠部仰视结构示意图。

具体实施方式

附图为本发明的实施例。

下面结合附对发明内容作进一步说明：

参照图1～图6所示，一种蓝宝石内螺旋泥浆导流槽脉冲式螺旋复合体全面钻进钻头的丝扣连接头1一端与钻杆连接，另一端通过对接焊接缝4与钻头螺旋体15连接，所述丝扣连接头1开有工具凹槽14，钻头丝扣连接头1中心部位上端分别开挖有一级脉冲腔2、下端开挖有二级脉冲腔3，所述钻头螺旋体15中心部位分别开挖有第一缓冲腔9、第二缓冲腔11、内螺旋导流槽10、多个螺旋道翼体12、外螺旋道翼6、外螺旋导流槽8、并焊接保径齿5、焊接牙齿16，所述螺旋道翼体12凸面镶嵌焊接有复合片17、复合体19，所述螺旋道翼体12凹面底部的冠部凹槽18内依次分别开挖有型号规格不同，数量不等非线性排列的螺旋槽泥浆出口第一内螺旋喷咀出口7和第二内螺旋喷咀出口13。

所述的钻头螺旋体为钨合金钢制造。

所述的钻头牙齿为圆柱形或锥形或三角形非线性布齿。

所述钻头螺旋体中的喷咀为非线性排列的内螺旋喷咀。

所述内螺旋喷咀形状为圆形或椭圆形。

所述内螺旋喷咀的直径为不等径喷咀。

所述脉冲腔形状为环形或锥形。

图7、图8所示，一种蓝宝石内螺旋泥浆导流槽式螺旋复合体全面钻进钻头的丝扣连接头1一端与钻杆连接，另一端通过对接焊接缝4与钻头螺旋体15连接，所述丝扣连接头1开有工具凹槽14，所述钻头螺旋体15中心部位开挖有内螺旋导流槽10、多个螺旋道翼12、外螺旋道翼6、外螺旋导流槽8、并焊接保径齿5、焊接牙齿16，所述螺旋道翼12凸面镶嵌焊接有复合片17、复合体19，所述螺旋道翼12凹面底部的冠部凹槽18内依次分别开挖有型号规格不同，数量不等非线性排列的螺旋槽泥浆出口第一内螺旋喷咀出口7和第二内螺旋喷咀出口13。

所述内螺旋喷咀形状为椭圆形和圆形两种。

综上所述，该钻头主体中心部位上有一个带有螺旋导流槽的泥浆导流管，并带有尺寸不等的脉冲腔，脉冲腔按不同尺寸可分为单级、双级和多级。所述旋转中的空心钻杆给钻头提供泥浆或清水，用来破岩、携砂、降温、润滑。所述钻头道翼侧面依次分别镶嵌焊接有不同型号规格的保径齿，用来保护钻头直径。所述钻头主体侧面有一个凹槽是用来安装和拆卸钻头的工具槽。钻头有多个螺旋道翼，螺旋道翼凸面镶嵌焊接有复合片，凹面底部依次分别有型号规格不同，数量不等非线性排列的螺旋槽泥浆喷咀。钻头螺旋道翼侧面镶嵌焊接有保径齿，非线性排列的保径齿用来保护钻头直径，以减小井壁对钻头直径的磨损，延长钻头使用寿命。钻头主体中心部位有螺旋槽泥浆导流管，同时在螺旋槽不同部位上开挖计有扩展空腔。有两级或多级尺寸不等，泥浆经此高速流过时可以形成一个或多个脉冲，然后经导流管分配给各个喷咀。

在蓝宝石螺旋复合体和螺旋喷咀现有技术的配合下，完全形成了一个外螺旋和内螺旋结合的几何体，在不改变现有机械转速的条件下，能更进一步地提高泥浆的破岩冲击能力，螺旋复合几何体在国内外油田石油开发中应用是第一次，它对增强泥浆在井下的流速，提高井下携砂能力，增强钻头降温润滑效果，提高高压泥浆对岩层瞬间撞击力，增强破岩横切力会有很大的作用。内螺旋泥浆导流槽在钻头上使用视开挖及钻井深度而定，2800以下的井，井深每超过150米相应增加一道螺旋导流槽，用来增加泥浆喷射时瞬间横切力，脉冲腔是用来配合泥浆导流槽使用的，特别是在3200米以下的深井和5000米以下的超深井上使用，已增加泥浆在井下的破岩横切力和携砂、降温、润滑能力，钻头中使用的脉冲腔也分多种，有单级、双级和多级的，脉冲腔宽窄尺寸根据开挖及井深选择，按现有的钻井工艺和技术脉冲腔配合螺旋泥浆导流槽使用最多不应超过七道。

Claims

1.一种蓝宝石内螺旋泥浆导流槽脉冲式螺旋复合体全面钻进钻头，该钻进钻头的丝扣连接头（1）一端与钻杆连接，另一端通过对接焊接缝（4）与钻头螺旋体（15）连接，所述丝扣连接头（1）开有工具凹槽（14），其特征在于钻头丝扣连接头（1）中心部位上端分别开挖有一级脉冲腔（2）、下端开挖有二级脉冲腔（3），所述钻头螺旋体（15）中心部位分别开挖有第一缓冲腔（9）、第二缓冲腔（11）、内螺旋导流槽（10）、多个螺旋道翼体（12）、外螺旋道翼（6）、外螺旋导流槽（8）、并焊接保径齿（5）、焊接牙齿（16），所述螺旋道翼体（12）凸面镶嵌焊接有复合片（17）、复合体（19），所述螺旋道翼体（12）凹面底部的冠部凹槽（18）内依次分别开挖有型号规格不同，数量不等非线性排列的螺旋槽泥浆出口第一内螺旋喷咀出口（7）和第二内螺旋喷咀出口（13）。

2.根据权利要求1所述的蓝宝石内螺旋泥浆导流槽脉冲式螺旋复合体全面钻进钻头，其特征在于所述的钻头螺旋体为钨合金钢制造。

3.根据权利要求1所述的蓝宝石内螺旋泥浆导流槽脉冲式螺旋复合体全面钻进钻头，其特征在于所述的钻头牙齿为圆柱形或锥形或三角形非线性布齿。

4.根据权利要求1所述的蓝宝石内螺旋泥浆导流槽脉冲式螺旋复合体全面钻进钻头，其特征在于所述的复合体中鑲嵌后焊接的复合片钻头牙齿和保径齿以几何形排列，副道翼以非几何形排列。

5.根据权利要求1所述的蓝宝石内螺旋泥浆导流槽脉冲式螺旋复合体全面钻进钻头，其特征在于所述钻头螺旋体中的喷咀为非线性排列的内螺旋喷咀。

6.根据权利要求1或5所述的蓝宝石内螺旋泥浆导流槽脉冲式螺旋复合体全面钻进钻头，其特征在于所述内螺旋喷咀形状为圆形或椭圆形。

7.根据权利要求1或5所述的蓝宝石内螺旋泥浆导流槽脉冲式螺旋复合体全面钻进钻头，其特征在于所述内螺旋喷咀的直径为不等径喷咀。

8.根据权利要求1所述的蓝宝石内螺旋泥浆导流槽脉冲式螺旋复合体全面钻进钻头，其特征在于所述脉冲腔形状为环形或锥形。

9.一种蓝宝石内螺旋泥浆导流槽式螺旋复合体全面钻进钻头，该钻进钻头的丝扣连接头（1）一端与钻杆连接，另一端通过对接焊接缝（4）与钻头螺旋体（15）连接，所述丝扣连接头（1）开有工具凹槽（14），其特征在于所述钻头螺旋体（15）中心部位开挖有内螺旋导流槽（10）、多个螺旋道翼（12）、外螺旋道翼（6）、外螺旋导流槽（8）、并焊接保径齿（5）、焊接牙齿（16），所述螺旋道翼（12）凸面镶嵌焊接有复合片（17）、复合体（19），所述螺旋道翼（12）凹面底部的冠部凹槽（18）内依次分别开挖有型号规格不同，数量不等非线性排列的螺旋槽泥浆出口第一内螺旋喷咀出口（7）和第二内螺旋喷咀出口（13）。

10.根据权利要求9所述蓝宝石内螺旋泥浆导流槽式螺旋复合体全面钻进钻头，其特征在于所述内螺旋喷咀形状为椭圆形和圆形两种。