CN106869804A - 定向井钻头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻井作业钻具技术领域，是一种定向井钻头，包括钻头本体、刀翼、钻齿和稳定肋片，在钻头本体上沿圆周间隔分布有至少三个刀翼，每个刀翼上均沿切削刃间隔镶嵌有钻齿，每个刀翼的下部外侧均设有保径面，在刀翼下方的钻头本体外侧分别有至少两片稳定肋片。本发明通过在钻头本体上增设稳定肋片可提高定向井钻进的灵活度，提高造斜率，能准确完成设计轨迹，具有良好的适用性，能够有效提高其施工效率，省时省力，且能提高井壁质量，便于起下钻操作；另外，本发明采用“钻头+弯螺杆”的组合方式在简化结构的同时提高其钻井质量，其还克服了传统钻头设计中尽量减小钻头本体在竖直方向上尺寸的技术偏见，带来定向井用钻头的技术革新。

Description

定向井钻头

技术领域

本发明涉及钻井作业钻具技术领域，是一种定向井钻头。

背景技术

目前，国内外常规钻定向井工艺中采用的钻具大都为“弯螺杆+稳定器+钻头”的组合。在定向造斜井段，钻柱不旋转，弯螺杆中的转子旋转，由转子带动钻头旋转切削岩石。在该过程中，稳定器形成支点，套装在弯螺杆外侧且不随钻头旋转，应用杠杆原理，在钻压的作用下，按照预先设计好的造斜轨迹，使钻头产生向设计方向的运动趋势并切削岩石形成一定曲率半径的弯曲井眼。然而，现有的这种钻具结构大都存在结构复杂，灵活性差，施工效率低，费时费力，起下钻不方便的问题。

而且，由于传统钻具为“弯螺杆+稳定器+钻头”的组合，使得传统钻头的设计方向均为在保证钻削需求的同时，不断缩减钻头的接头连接端至切削刃之间的间距，从而使得稳定器能与切削刃之间的距离缩短，以此来提高其钻进的造斜率和灵活性。

发明内容

本发明提供了一种定向井钻头，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有定向井钻具存在的结构复杂，灵活性差，施工效率低，费时费力，起下钻不方便的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种定向井钻头，包括钻头本体、刀翼、钻齿和稳定肋片，在钻头本体上沿圆周间隔分布有至少三个刀翼，每个刀翼上均沿切削刃间隔镶嵌有钻齿，每个刀翼的下部外侧均设有保径面，在刀翼下方的钻头本体外侧分别有至少两片稳定肋片，稳定肋片的最大外接圆直径小于或等于保径面的外接圆直径。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述稳定肋片的数量可与刀翼的数量相同，且两者的位置一一对应，每个刀翼的下端均和与其对应的稳定肋片的上端连接在一起，且其连接处平滑过渡。

上述稳定肋片在竖直方向上的长度可为100mm至1500mm之间。

上述稳定肋片的最大外接圆直径与保径面的外接圆直径的差值可为0至15mm之间。

上述稳定肋片可为直条状或斜条状或螺旋条状。

上述稳定肋片在竖直方向上可为连贯型或间断型或阶梯型或锥台型。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，其在钻头本体上增设稳定肋片可提高定向井钻进的灵活度，提高造斜率，能准确完成设计轨迹，具有良好的适用性，能够有效提高其施工效率，省时省力，且能便于起下钻操作；另外，本发明采用“钻头+弯螺杆”的组合方式可完全替换传统的“弯螺杆+稳定器+钻头”的组合，从而在简化结构的同时提高其钻井质量和造斜率，其还克服了传统钻头设计中尽量减小钻头本体在竖直方向上的尺寸的技术偏见，打破传统思路的桎梏，取得的预料不到的技术效果，也为定向井用钻头的设计提供了新的设计之路，带来定向井用钻头的技术革新。

附图说明

附图1为本发明实施例在稳定肋片呈直条状分布且为连续型时的主视结构示意图。

附图2为本发明实施例在稳定肋片呈螺旋条状分布且为连续型时的工作状态下的主视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为钻头本体，2为刀翼，3为钻齿，4为稳定肋片，5为保径面，6为弯螺杆。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1、2所示，该定向井钻头包括钻头本体1、刀翼2、钻齿3和稳定肋片4，在钻头本体1上沿圆周间隔分布有至少三个刀翼2，每个刀翼2上均沿切削刃间隔镶嵌有钻齿3，每个刀翼2的下部外侧均设有保径面5，在刀翼2下方的钻头本体1外侧分别有至少两片稳定肋片4，稳定肋片4的最大外接圆直径小于或等于保径面5的外接圆直径。在使用过程中，先将本发明与弯螺杆6连接在一起，再将其整体连接在预设的管串中，并下入井内，然后可进行定向井钻井作业，在钻削过程中，将以稳定肋片4为支点，通过弯螺杆6内的转子带动本发明转动；由于稳定肋片4与刀翼2的切削刃之间的距离很小，使得本发明在钻进过程中具有良好的灵活度，能够准确按照设计轨迹钻进，还可提高定向井的造斜率，且在该过程中，虽然是以稳定肋片4为支点进行角度调整，但稳定肋片4也在同步转动，从而可使其接触的井内孔壁具有良好的光滑度，提高井壁质量，使整套管串能起下钻更加方便省力；本发明结构合理，使用方便，灵活性好，能准确完成设计轨迹，具有良好的适用性，能够有效提高其施工效率，省时省力，且能便于起下钻操作；另外，本发明采用“钻头+弯螺杆”的组合方式可完全替换传统的“弯螺杆+稳定器+钻头”的组合，从而在简化结构的同时提高其钻井质量和造斜率，其还克服了传统钻头设计中尽量减小钻头本体在竖直方向上的尺寸的技术偏见，打破传统思路的桎梏，取得的预料不到的技术效果，也为定向井用钻头的设计提供了新的设计之路，带来定向井用钻头的技术革新。

可根据实际需要，对上述定向井钻头作进一步优化或/和改进：

如附图1、2所示，稳定肋片4的数量与刀翼2的数量相同，且两者的位置一一对应，每个刀翼2的下端均和与其对应的稳定肋片4的上端连接在一起，且其连接处平滑过渡。这样可使其加工更加方便省力，而且有助于提高其钻井有效面的光滑度，使其起下钻更加方便。根据需求，稳定肋片4的数量与刀翼2的数量也可不同，其分别按各自的排列方式分布，部分或全部呈错位式分布。

如附图1、2所示，稳定肋片4在竖直方向上的长度为100mm至1500mm之间。在使用过程中，可根据需求选取不同的长度值。

如附图1、2所示，稳定肋片4的最大外接圆直径与保径面5的外接圆直径的差值为0至15mm之间。在使用过程中，可根据需求选取相应的尺寸。

如附图1、2所示，稳定肋片4为直条状或斜条状或螺旋条状。稳定肋片4不局限于所述形状，还可以为其他现有公知形状。

如附图1、2所示，稳定肋片4在竖直方向上为连贯型或间断型或阶梯型或锥台型。稳定肋片4不局限于所述类型，还可为其他现有公知类型，如各种曲面渐变型等。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (9)

1.一种定向井钻头，其特征在于包括钻头本体、刀翼、钻齿和稳定肋片，在钻头本体上沿圆周间隔分布有至少三个刀翼，每个刀翼上均沿切削刃间隔镶嵌有钻齿，每个刀翼的下部外侧均设有保径面，在刀翼下方的钻头本体外侧分别有至少两片稳定肋片，稳定肋片的最大外接圆直径小于或等于保径面的外接圆直径。

2.根据权利要求1所述的定向井钻头，其特征在于稳定肋片的数量与刀翼的数量相同，且两者的位置一一对应，每个刀翼的下端均和与其对应的稳定肋片的上端连接在一起，且其连接处平滑过渡。

3.根据权利要求1或2所述的定向井钻头，其特征在于稳定肋片在竖直方向上的长度为100mm至1500mm之间。

4.根据权利要求1或2所述的定向井钻头，其特征在于稳定肋片的最大外接圆直径与保径面的外接圆直径的差值为0至15mm之间。

5.根据权利要求3所述的定向井钻头，其特征在于稳定肋片的最大外接圆直径与保径面的外接圆直径的差值为0至15mm之间。

6.根据权利要求1或2所述的定向井钻头，其特征在于稳定肋片为直条状或斜条状或螺旋条状；或/和，稳定肋片在竖直方向上为连贯型或间断型或阶梯型或锥台型。

7.根据权利要求3所述的定向井钻头，其特征在于稳定肋片为直条状或斜条状或螺旋条状；或/和，稳定肋片在竖直方向上为连贯型或间断型或阶梯型或锥台型。

8.根据权利要求4所述的定向井钻头，其特征在于稳定肋片为直条状或斜条状或螺旋条状；或/和，稳定肋片在竖直方向上为连贯型或间断型或阶梯型或锥台型。

9.根据权利要求5所述的定向井钻头，其特征在于稳定肋片为直条状或斜条状或螺旋条状；或/和，稳定肋片在竖直方向上为连贯型或间断型或阶梯型或锥台型。