CN105422006A - 一种钻扩组合可调式井下破岩工具 - Google Patents

一种钻扩组合可调式井下破岩工具 Download PDF

Info

Publication number
CN105422006A
CN105422006A CN201510893603.3A CN201510893603A CN105422006A CN 105422006 A CN105422006 A CN 105422006A CN 201510893603 A CN201510893603 A CN 201510893603A CN 105422006 A CN105422006 A CN 105422006A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pdc
rock breaking
rock
starter
preposition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510893603.3A
Other languages
English (en)
Inventor
李琴
聂凌
黄志强
马亚超
谢豆
晏瑀琪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest Petroleum University
Original Assignee
Southwest Petroleum University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Petroleum University filed Critical Southwest Petroleum University
Priority to CN201510893603.3A priority Critical patent/CN105422006A/zh
Publication of CN105422006A publication Critical patent/CN105422006A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/26—Drill bits with leading portion, i.e. drill bits with a pilot cutter; Drill bits for enlarging the borehole, e.g. reamers
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/42—Rotary drag type drill bits with teeth, blades or like cutting elements, e.g. fork-type bits, fish tail bits
    • E21B10/43—Rotary drag type drill bits with teeth, blades or like cutting elements, e.g. fork-type bits, fish tail bits characterised by the arrangement of teeth or other cutting elements
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
    • E21B10/46—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts
    • E21B10/50—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of roller type
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B12/00—Accessories for drilling tools

Abstract

本发明涉及一种钻扩组合可调式井下破岩工具，它由双向扩孔器、短节和前置导向钻头组成，前置导向钻头和双向扩孔器通过短节相连；短节为圆柱体形，其两端分别为公扣和母扣；双向扩孔器两端为公扣和母扣，PDC刀翼设在双向扩孔器中部；PDC齿在PDC刀翼上呈对角线双面布置，以满足双向扩孔器双向破岩使用；每相邻两PDC刀翼之间有排屑槽，排屑槽上都均匀设置有一个喷水孔。短节的长度为可调式，通过安装一系列不同长度的单个或者多个短节，可以调整前置导向钻头和双向扩孔器之间的距离。本发明对岩石进行分级破碎，降低破岩难度；可实现不同破岩工具的组合，提高钻头对深部复杂地层破岩的适应性和破岩效率。

Description

一种钻扩组合可调式井下破岩工具
技术领域
本发明涉及一种钻扩组合可调式井下破岩工具，属于油气资源开采的机械钻具装置领域。
背景技术
随着国内外对油气资源勘探开发力度的增大，使得油气资源开采目标开始向深部地层钻进。钻头是油气井钻进中直接破碎岩石的工具，钻头质量的好坏和钻头与岩性的相适应性，对提高钻进速度和降低钻井成本起着重要作用。
当前石油钻井中使用最多的是牙轮钻头和PDC钻头。常规PDC钻头在均质大段松软地层中钻进时，具有机械钻速快，寿命长，进尺多等优点，但对深部复杂地层的适应性较差，机械钻速虽高但是不稳定，PDC钻头的切屑齿易发生冲击损坏和高温磨损现象，引起钻头前期损坏，使用寿命短；而牙轮钻头主要靠冲击、压碎、小距离刮削方式破岩，破岩效率低，轴承寿命短。在软硬交错地层、砾石层等复杂难钻地层条件下，单用牙轮钻头易出现泥包，单用PDC钻头牙齿损坏严重，导致钻速慢、起下钻频繁等问题。
组合钻具钻井是近年来兴起的一项新技术，其采用的是边钻边扩，分级破岩的原理，以达减小开眼尺寸，增大完井尺寸的目的。钻扩组合可调式井下破岩工具可以对岩石进行分级破碎，前面前置导向钻头快速钻进，减小围岩中的应力，扩孔器再快速钻穿岩石。有助于改善稳定性从而减少震动失效，延长钻头寿命，改进井眼质量，节约成本。在相同的井底面积下采用该钻扩组合可调式井下破岩工具比直接采用较大尺寸的钻头钻进效果好，其适用于深部复杂地层钻进。
发明内容
本发明的目的为了克服现有技术不足，提供一种钻扩组合可调式井下破岩工具，提高破岩效率和钻进速度，解决现有单一石油钻头对于深部复杂地层钻进的不适应性，钻进速度慢及钻头磨损大的问题。
本发明采用的技术方案：
本发明一种钻扩组合可调式井下破岩工具，由双向扩孔器、短节和前置导向钻头组成，所述前置导向钻头和双向扩孔器通过短节相连；前置导向钻头可以是单牙轮钻头、三牙轮钻头或PDC钻头，且可根据需要选取不同尺寸的钻头；所述短节为圆柱体形，其两端分别为公扣和母扣；所述双向扩孔器两端为公扣和母扣，PDC刀翼设在双向扩孔器中部；PDC刀翼呈两端锥形，且锥角不同，以满足不同地层钻进情况的需要；PDC刀翼中部为一段圆柱形保径段；PDC齿在PDC刀翼上呈对角线双面布置，以满足双向扩孔器双向破岩使用；每相邻两PDC刀翼之间有排屑槽，排屑槽上都均匀设置有一个喷水孔。所述短节的长度为可调式，通过安装一系列不同长度的单个或者多个短节，可以调整前置导向钻头和双向扩孔器之间的距离。
当进行钻进作业时，前置导向钻头作为领眼钻头，对岩石中心进行破碎，钻进一定深度，将岩石内部应力进行一定的释放，随后由紧接着的双向扩孔器对井眼四周的台阶进行破碎。可根据实际钻进需要调换扩孔器的钻进方向。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：1、对岩石进行分级破碎，降低破岩难度；2、可实现不同破岩工具的组合，提高了钻头对深部复杂地层破岩的适应性和破岩效率；3、组合使用的破岩工具相互之间的距离可调。
附图说明
图1为本发明一种钻扩组合可调式井下破岩工具的结构示意图；
图2为本发明的双向扩孔器结构示意图；
图3为本发明的短节结构示意图；
图4为本发明的前置导向钻头采用单牙轮钻头结构示意图。
图中：1.双向扩孔器，2.短节，3.前置导向钻头，4.PDC刀翼，5.PDC齿，6.喷水孔，7.排屑槽，8.公扣，9.母扣，10.母扣，11.公扣，12.公扣，13.喷水孔，14.喷水孔，15.牙轮，16.牙齿。
具体实施方式
下面结合附图和本实施例对本发明作进一步说明：
如图1、图2、图3、图4所示，本发明一种钻扩组合可调式井下破岩工具，由双向扩孔器1、短节2和前置导向钻头3组成，所述前置导向钻头3和双向扩孔器1通过短节2相连；本实施例中前置导向钻头3为单牙轮钻头。单牙轮钻头的牙轮15上布有多颗牙齿16，单牙轮钻头上有两个喷水孔(13，14)分别与钻头内部流道相连通；单牙轮钻头远离牙轮15一端为公扣12；所述短节2为圆柱体形，其两端分别为公扣11和母扣10；所述双向扩孔器1两端为公扣8和母扣9；PDC刀翼4设在双向扩孔器1中部；PDC刀翼4呈两端锥形，且锥角不同，以适应钻进不同岩石需要，PDC刀翼4中间为一段圆柱形保径段；PDC齿5在PDC刀翼4上呈对角线双面布置，以满足双向扩孔器1双向使用；每相邻两PDC刀翼4之间有排屑槽7，排屑槽7上都均匀设置有一个喷水孔6；所述短节2的长度为可调式，通过安装一系列不同长度的单个或者多个短节2，可以调整前置导向钻头3和双向扩孔器1之间的距离；前置导向钻头3可以是单牙轮钻头、三牙轮钻头或PDC钻头，且可根据需要选取不同尺寸的钻头。
当进行钻进作业时，前置导向钻头3作为领眼钻头，对岩石中心进行破碎，钻进一定深度，将岩石内部应力进行一定的释放，随后由紧接着的双向扩孔器1对井眼四周的台阶进行破碎。可根据实际钻进需要调整双向扩孔器1的钻进方向。
工作原理：
在实际钻采过程中，通过实现不同破岩工具的组合，提高了钻头对深部复杂地层破岩的适应性和破岩效率。本发明通过以下途径实现其功能：在深部复杂地层钻进时，该钻扩组合可调式井下破岩工具先通过前置导向钻头3对岩石中心进行破碎，钻进一定深度，释放岩石内部应力，紧接着PDC刀翼4与岩石接触，对井眼四周岩石进行刮削破坏，以达到对岩石的分级逐步破碎。

Claims (3)

1.一种钻扩组合可调式井下破岩工具，由双向扩孔器(1)、短节(2)和前置导向钻头(3)组成，其特征在于：所述前置导向钻头(3)和双向扩孔器(1)通过短节(2)相连；所述短节(2)为圆柱体形，其两端分别为公扣(11)和母扣(10)；所述双向扩孔器(1)两端为公扣(8)和母扣(9)；PDC刀翼(4)设在双向扩孔器(1)中部；PDC刀翼(4)中间为一段圆柱形保径段；PDC齿(5)在PDC刀翼(4)上呈对角线双面布置，以满足双向扩孔器(1)双向使用；每相邻两PDC刀翼(4)之间有排屑槽(7)，排屑槽(7)上都均匀设置有一个喷水孔(6)；所述短节(2)的长度为可调式，通过安装一系列不同长度的单个或者多个短节(2)，可以调整前置导向钻头(3)和双向扩孔器(1)之间的距离。
2.根据权利要求1所述的一种钻扩组合可调式井下破岩工具，其特征在于：前置导向钻头(3)可以是单牙轮钻头、三牙轮钻头或PDC钻头，且可根据需要选取不同尺寸的钻头。
3.根据权利要求1所述的一种钻扩组合可调式井下破岩工具，其特征在于：所PDC刀翼(4)呈两端锥形，且锥角不同，以适应钻进不同岩石需要。
CN201510893603.3A 2015-12-08 2015-12-08 一种钻扩组合可调式井下破岩工具 Pending CN105422006A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510893603.3A CN105422006A (zh) 2015-12-08 2015-12-08 一种钻扩组合可调式井下破岩工具

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510893603.3A CN105422006A (zh) 2015-12-08 2015-12-08 一种钻扩组合可调式井下破岩工具

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105422006A true CN105422006A (zh) 2016-03-23

Family

ID=55500502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510893603.3A Pending CN105422006A (zh) 2015-12-08 2015-12-08 一种钻扩组合可调式井下破岩工具

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105422006A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107558930A (zh) * 2017-10-19 2018-01-09 西南石油大学 一种具有预冲击作用的pdc‑冲击头钻头
CN108179983A (zh) * 2018-02-26 2018-06-19 西南石油大学 一种冲旋-刮切阶梯式作用的高效破岩组合工具
CN110094167A (zh) * 2019-06-20 2019-08-06 吕梁学院 一种新型机械旋转扩孔装置
CN114109258A (zh) * 2021-11-11 2022-03-01 祁东县锋速钻探工具有限公司 一种玄武岩用钻头及其制作方法
CN116220560A (zh) * 2023-05-10 2023-06-06 陕西延长石油矿业有限责任公司 一种用于弱胶结地层的智能钻井刀具

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2076152U (zh) * 1990-10-23 1991-05-01 四川石油管理局钻采工艺研究所 一种领眼钻头
CN2739343Y (zh) * 2004-07-30 2005-11-09 中国石化集团中原石油勘探局钻井工程技术研究院 一种钻井用长井段双向划眼器
CN201162493Y (zh) * 2007-12-04 2008-12-10 西南石油大学 一种双向随钻扩眼器刀翼
CN203022630U (zh) * 2013-01-28 2013-06-26 成都西油机械有限公司 倒划式偏心钻头
CN203905815U (zh) * 2014-02-21 2014-10-29 西南石油大学 一种具有多级扩眼体的双心扩眼钻头
CN204266924U (zh) * 2014-08-27 2015-04-15 西南石油大学 一种具有交变切削轨迹的pdc钻头工具
CN104736791A (zh) * 2012-05-11 2015-06-24 特塞尔Ip有限公司 井下组件、工具和方法
CN204457441U (zh) * 2015-01-27 2015-07-08 张海平 一种用于非开挖水平定向钻的双向扩孔器
CN204571844U (zh) * 2015-04-03 2015-08-19 核工业井巷建设公司 一种适用于水下岩塞爆破施工的风钻扩孔钻头
CN204627413U (zh) * 2015-04-02 2015-09-09 宁波易和桩基工程技术开发有限公司 一种用于扩孔钻机的扩孔装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2076152U (zh) * 1990-10-23 1991-05-01 四川石油管理局钻采工艺研究所 一种领眼钻头
CN2739343Y (zh) * 2004-07-30 2005-11-09 中国石化集团中原石油勘探局钻井工程技术研究院 一种钻井用长井段双向划眼器
CN201162493Y (zh) * 2007-12-04 2008-12-10 西南石油大学 一种双向随钻扩眼器刀翼
CN104736791A (zh) * 2012-05-11 2015-06-24 特塞尔Ip有限公司 井下组件、工具和方法
CN203022630U (zh) * 2013-01-28 2013-06-26 成都西油机械有限公司 倒划式偏心钻头
CN203905815U (zh) * 2014-02-21 2014-10-29 西南石油大学 一种具有多级扩眼体的双心扩眼钻头
CN204266924U (zh) * 2014-08-27 2015-04-15 西南石油大学 一种具有交变切削轨迹的pdc钻头工具
CN204457441U (zh) * 2015-01-27 2015-07-08 张海平 一种用于非开挖水平定向钻的双向扩孔器
CN204627413U (zh) * 2015-04-02 2015-09-09 宁波易和桩基工程技术开发有限公司 一种用于扩孔钻机的扩孔装置
CN204571844U (zh) * 2015-04-03 2015-08-19 核工业井巷建设公司 一种适用于水下岩塞爆破施工的风钻扩孔钻头

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107558930A (zh) * 2017-10-19 2018-01-09 西南石油大学 一种具有预冲击作用的pdc‑冲击头钻头
CN108179983A (zh) * 2018-02-26 2018-06-19 西南石油大学 一种冲旋-刮切阶梯式作用的高效破岩组合工具
CN110094167A (zh) * 2019-06-20 2019-08-06 吕梁学院 一种新型机械旋转扩孔装置
CN110094167B (zh) * 2019-06-20 2024-02-09 吕梁学院 一种新型机械旋转扩孔装置
CN114109258A (zh) * 2021-11-11 2022-03-01 祁东县锋速钻探工具有限公司 一种玄武岩用钻头及其制作方法
CN116220560A (zh) * 2023-05-10 2023-06-06 陕西延长石油矿业有限责任公司 一种用于弱胶结地层的智能钻井刀具

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109577864B (zh) 一种连续管高压电脉冲-机械复合钻井用电极钻头
CN105422006A (zh) 一种钻扩组合可调式井下破岩工具
CN207553968U (zh) 一种固定刀翼的超短脉冲激光-机械钻头
CN103790515A (zh) 一种利用激光钻径向井的新方法
CN107100550A (zh) 一种渐变径式高效破岩锥形pdc钻头
CN110566120B (zh) 煤矿井下煤层底板硬岩多动力定向组合钻具及其成孔方法
CN109577859A (zh) 一种连续管高压电脉冲-机械复合破岩钻井方法
CN103867119A (zh) 煤储层完井改造方法
CN107558930A (zh) 一种具有预冲击作用的pdc‑冲击头钻头
CN208981966U (zh) 双级钻头
CN104314482A (zh) 用于松软煤层钻进封闭式螺旋护孔钻具及其使用方法
US20160326806A1 (en) A method for energy efficient and fast rotary drilling in inhomogeneous and/or hard rock formations
CN110306934A (zh) 双分支顶板大直径高位定向长钻孔的施工方法及配套钻具
CN106869799A (zh) 一种适用于耐磨岩层水力旋转式随钻扩眼器
CN108179983A (zh) 一种冲旋-刮切阶梯式作用的高效破岩组合工具
CN203452651U (zh) 强锥pdc减振提速钻头
CN209308635U (zh) 具有多级破碎功能的pdc钻头
CN207406277U (zh) 一种具有预冲击作用的pdc-冲击头钻头
CN201386523Y (zh) 一种水平井完井用高效钻磨铣一体工具
CN107288540B (zh) 一种油气钻井增产联作装置及方法
CN104131785A (zh) 单牙轮pdc同心随钻扩眼钻头
CN204163632U (zh) 一种导向通井工具
CN105134213A (zh) 一种区域钻井采煤的工艺方法
CN206903588U (zh) 一种适用于耐磨岩层水力旋转式随钻扩眼器
CN105986792A (zh) 一种提高浅层油藏采收率方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160323

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication