CN108035682A - 一种大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构，包括超前稳定器、稳定连接器、牙轮钻头、钻头主体和后置扶正器，所述超前稳定器的上端与所述稳定连接器的下端同轴固定连接，所述稳定连接器的上端与所述钻头主体的下端同轴固定连接；所述牙轮钻头的固定端与所述钻头主体下端侧壁固定连接；所述钻头主体上端外部套设后置扶正器。本发明能够防止井斜且能够控制导孔轨迹，不仅提高了钻头的稳定性，还能提高钻头的使用寿命。

Description

一种大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构
技术领域
本发明涉及钻井设备领域，特别涉及一种大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构。
背景技术
在现有技术中，使用斜井钻机在有定向超前导孔条件下钻进导孔存在如下缺点：
1、牙轮钻头旋转破岩钻进时，超前稳定器在定向超前导孔中转动，耐磨镶齿与孔壁为点接触，当钻进不稳定地层时，孔壁不规则，既容易引起孔壁坍塌，又产生很大摩擦阻力，不仅导致超前稳定器磨损严重，而且钻头巨大的惯性力容易造成超前稳定器损坏。超前稳定器外侧的耐磨镶齿为垂直布置，不便于破碎岩渣的随水流排出导井。
2、超前导孔扩大钻头没有扶正装置，钻头在沿定向超前导孔钻进导井时，既无法满足防止井斜的要求，又不能具有控制导孔轨迹的作用，影响钻头的工作稳定性和使用寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明在于提供一种能够防止井斜且能够控制导孔轨迹的大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构，不仅提高了钻头的稳定性，还能提高钻头的使用寿命。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构，包括超前稳定器、稳定连接器、牙轮钻头、钻头主体和后置扶正器，所述超前稳定器的上端与所述稳定连接器的下端同轴固定连接，所述稳定连接器的上端与所述钻头主体的下端同轴固定连接；所述牙轮钻头的固定端与所述钻头主体下端侧壁固定连接；所述后置扶正器套设在所述钻头主体的上端；在垂直钻头主体中心轴的方向，所述后置扶正器的外径与所述牙轮钻头转动圆周的直径相等。
上述大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构，所述牙轮钻头上的牙轮数量为3～5个，并且沿所述钻头主体中心轴的圆周方向均匀分布。牙轮钻头能够对周围岩石进行全方位破碎，不留死角，并且使得导井内壁平滑。
上述大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构，所述钻头主体中心设置有水眼。通过钻杆中心管的带压水，清洗孔底，冲刷排渣。
上述大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构，所述超前稳定器内部设置有轴承结构，所述稳定连接器的下端与所述轴承结构的内圈固定连接，所述轴承结构的外圈与所述超前稳定器固定连接。在扩孔钻进过程中，超前稳定器能够如同滚刀一般，内部传动轴及连接器转动而外壳及耐磨镶齿不转，减小超前稳定器与定向超前导孔壁之间的摩擦阻力，有效降低超前稳定器的磨损，明显提高钻进效率。
上述大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构，所述超前稳定器外壁上设置有呈螺旋形分布的耐磨齿台，所述耐磨齿台上设置有耐磨镶齿。
上述大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构，所述耐磨齿台在所述超前稳定器外壁上呈螺旋型分布，相邻的两个所述耐磨齿台之间设置有溜渣通槽。
上述大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构，垂直所述超前稳定器轴向的所述溜渣通槽的截面为梯形，所述溜渣通槽的槽口宽度大于所述溜渣通槽的槽底宽度。
上述大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构，相邻的两个所述耐磨镶齿之间设置有溜渣槽，所有耐磨齿台上的所述耐磨镶齿在整体上成螺旋型分布。
上述大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构，所述耐磨齿台的螺旋角度比所述耐磨镶齿的螺旋角度大10-45度。扩孔钻进破碎的岩渣能够在二次破碎后顺利地沿着所述溜渣通槽和所述溜渣槽下落到定向超前导孔中，实现颗粒大小不同的岩渣分类、分别顺利排出，不会发生堵塞。
上述大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构，所述后置扶正器包括圆柱管型主体和四个直线型叶片，所述直线型叶片沿所述钻头主体中心轴的方向均布在所述圆柱管型主体的外壁上；所述圆柱管型主体套设于所述钻头主体上并于所述钻头主体通过丝扣连接。
本发明的有益效果是：
1.适用于有定向超前导孔条件下大倾角(倾角大于或等于45度且小于或等于90度)斜井导井钻进。
2.超前稳定器内部设置轴承结构，减小钻进过程中的摩擦阻力；外侧布置呈螺旋型分布的耐磨镶齿和耐磨齿台，便于破碎岩渣的冲刷掉落。
3.钻头主体套设后置扶正器，在钻进过程中能够有效提高钻头稳定性、防止钻具倾斜。
4.具有钻头摩擦阻力小、循环排渣快、钻进过程稳定。
附图说明
图1为本发明大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构的结构示意图；
图2为本发明大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构的另一个视向的结构示意图；
图3为本发明大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构的超前稳定器的结构示意图。
图中：1-钻头主体；2-牙轮钻头；3-超前稳定器；4-稳定连接器；5-后置扶正器；51-直线型叶片；6-水眼；7-轴承结构；8-耐磨镶齿；9-耐磨齿台；10-溜渣通槽；11-溜渣槽；12-定向超前导孔；13-扩孔钻进导孔。
具体实施方式
为清楚说明本发明中的方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。
如图1和图2所示，大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构包括超前稳定器3、稳定连接器4、牙轮钻头2、钻头主体1和后置扶正器5，所述超前稳定器3的上端与所述稳定连接器4的下端同轴固定连接，所述稳定连接器4的上端与所述钻头主体1的下端同轴固定连接；所述牙轮钻头2的固定端与所述钻头主体1下端侧壁固定连接；所述后置扶正器5套设在所述钻头主体1的上端；在垂直钻头主体1中心轴的方向，所述后置扶正器5的外径与所述牙轮钻头2转动圆周的直径相等。所述牙轮钻头2上的牙轮数量为3～5个，并且沿所述钻头主体1中心轴的圆周方向均匀分布，当牙轮钻头2为三个，彼此夹角为60°；当牙轮钻头2为四个，采用十字分布，彼此夹角为90°；当牙轮钻头2为五个，彼此夹角为72°；而且所述钻头主体1中心设置有水眼6，通过所述水眼6可以利用通过钻杆中心管的带压水，清洗孔底，冲刷排渣。
所述后置扶正器5包括圆柱管型主体和四个直线型叶片51，所述直线型叶片51沿所述钻头主体1中心轴的方向均布在所述圆柱管型主体的外壁上；所述圆柱管型主体套设于所述钻头主体1上并于所述钻头主体1通过丝扣连接，有效提高钻头钻进的稳定性。
如图1至图3所示，所述超前稳定器3内部设置有轴承结构7，所述稳定连接器4的下端与所述轴承结构7的内圈固定连接，所述轴承结构7的外圈与所述超前稳定器3固定连接。所述超前稳定器3外壁上设置有呈螺旋形分布的耐磨齿台9，所述耐磨齿台9上设置有耐磨镶齿8。所述耐磨齿台9在所述超前稳定器3外壁上呈螺旋型分布，相邻的两个所述耐磨齿台9之间设置有溜渣通槽10。垂直所述超前稳定器3轴向的所述溜渣通槽10的截面为梯形，所述溜渣通槽10的槽口宽度大于所述溜渣通槽10的槽底宽度。相邻的两个所述耐磨镶齿8之间设置有溜渣槽11，所有耐磨齿台9上的所述耐磨镶齿8在整体上成螺旋型分布。所述耐磨齿台9的螺旋角度比所述耐磨镶齿8的螺旋角度大10-45度。
所述溜渣通槽10和溜渣槽11有利于扩孔钻进过程中，破碎的岩渣能够通过所述溜渣槽11和所述溜渣通槽10排入定向超前导孔内，而且所述耐磨镶齿8可以减少所述超前稳定器3与定向超前导孔的接触面积，进而减小超前稳定器3与定向超前导孔壁之间的摩擦阻力，有效降低超前稳定器3的磨损，明显提高钻进效率。而且所述溜渣通槽10和所述溜渣槽11以使岩渣中的大块岩渣和小块岩渣分开向定向超前导孔内滑落，进而避免岩渣卡在所述溜渣通槽10或所述溜渣槽11内。而且在扩孔钻进过程中，所述超前稳定器3能够如同滚刀一般，所述轴承结构7的内圈与所述稳定连接器4转动而所述超前稳定器3的外壳及所述耐磨镶齿8不转，故而可以减小所述超前稳定器3与定向超前导孔孔壁之间的摩擦阻力，有效降低所述超前稳定器3的磨损，明显提高钻进效率。
在使用本发明时，现将本发明大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构安装在钻杆的下端，并将所述超前稳定器3的下端放入定向超前导向孔内，然后启动钻机，此时本发明大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构在钻杆的带动下转动，开始对定向超前导孔进行扩孔。所述牙轮钻头2破碎下来的岩渣经由所述溜渣通槽10和所述溜渣槽11落入定向超前导孔内，并经由定向超前导孔的下端出口排出。而且在利用本发明进行定向超前导孔扩大时，所述超前稳定器3不会随所述钻头主体1的转动而转动，从而不会对定向超前导孔孔壁产生较大的破坏，进而避免定向超前导孔孔壁发生坍塌。而所述溜渣通槽10和所述溜渣槽11则有利于岩渣被水从导井内携带出来。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明创造所作的举例，而并非对本发明创造具体实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所引伸出的任何显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构，其特征在于，包括超前稳定器(3)、稳定连接器(4)、牙轮钻头(2)、钻头主体(1)和后置扶正器(5)，所述超前稳定器(3)的上端与所述稳定连接器(4)的下端同轴固定连接，所述稳定连接器(4)的上端与所述钻头主体(1)的下端同轴固定连接；所述牙轮钻头(2)的固定端与所述钻头主体(1)下端侧壁固定连接；所述后置扶正器(5)套设在所述钻头主体(1)的上端；在垂直钻头主体(1)中心轴的方向，所述后置扶正器(5)的外径与所述牙轮钻头(2)转动圆周的直径相等。
2.根据权利要求1所述的大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构，其特征在于，所述牙轮钻头(2)上的牙轮数量为3～5个，并且沿所述钻头主体(1)中心轴的圆周方向均匀分布。
3.根据权利要求1所述的大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构，其特征在于，所述钻头主体(1)中心设置有水眼(6)。
4.根据权利要求1-3任一所述的大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构，其特征在于，所述超前稳定器(3)内部设置有轴承结构(7)，所述稳定连接器(4)的下端与所述轴承结构(7)的内圈固定连接，所述轴承结构(7)的外圈与所述超前稳定器(3)固定连接。
5.根据权利要求4所述的大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构，其特征在于，所述超前稳定器(3)外壁上设置有呈螺旋形分布的耐磨齿台(9)，所述耐磨齿台(9)上设置有耐磨镶齿(8)。
6.根据权利要求5所述的大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构，其特征在于，所述耐磨齿台(9)在所述超前稳定器(3)外壁上呈螺旋型分布，相邻的两个所述耐磨齿台(9)之间设置有溜渣通槽(10)。
7.根据权利要求6所述的大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构，其特征在于，垂直所述超前稳定器(3)轴向的所述溜渣通槽(10)的截面为梯形，所述溜渣通槽(10)的槽口宽度大于所述溜渣通槽(10)的槽底宽度。
8.根据权利要求7所述的大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构，其特征在于，相邻的两个所述耐磨镶齿(8)之间设置有溜渣槽(11)，所有耐磨齿台(9)上的所述耐磨镶齿(8)在整体上成螺旋型分布。
9.根据权利要求8所述的大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构，其特征在于，所述耐磨齿台(9)的螺旋角度比所述耐磨镶齿(8)的螺旋角度大10-45度。
10.根据权利要求9所述的大倾角斜井超前导孔扩大的钻头结构，其特征在于，所述后置扶正器(5)包括圆柱管型主体和四个直线型叶片(51)，所述直线型叶片(51)沿所述钻头主体(1)中心轴的方向均布在所述圆柱管型主体的外壁上；所述圆柱管型主体套设于所述钻头主体(1)上并于所述钻头主体(1)通过丝扣连接。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220228441A1 (en) * 2018-05-29 2022-07-21 Quanta Associates, L.P. Horizontal Directional Reaming
CN114991656A (zh) * 2022-05-26 2022-09-02 潍坊盛德石油机械制造有限公司 一种防止钻头水眼堵塞的螺杆钻具

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4000783A (en) * 1975-10-20 1977-01-04 Foster-Miller Associates, Inc. Conical boring tool
CN201087704Y (zh) * 2007-10-12 2008-07-16 中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院 一种用于气体钻井的钻具稳定器
CN203129959U (zh) * 2013-03-22 2013-08-14 四川圆通建设有限公司 一种用于非开挖施工的快速扩孔器
CN204371124U (zh) * 2014-11-18 2015-06-03 中国石油化工集团公司 钻井用减阻降扭稳定器
CN204419036U (zh) * 2015-01-27 2015-06-24 河南省煤田地质局三队 大直径工程井气举反循环扩孔钻头

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4000783A (en) * 1975-10-20 1977-01-04 Foster-Miller Associates, Inc. Conical boring tool
CN201087704Y (zh) * 2007-10-12 2008-07-16 中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院 一种用于气体钻井的钻具稳定器
CN203129959U (zh) * 2013-03-22 2013-08-14 四川圆通建设有限公司 一种用于非开挖施工的快速扩孔器
CN204371124U (zh) * 2014-11-18 2015-06-03 中国石油化工集团公司 钻井用减阻降扭稳定器
CN204419036U (zh) * 2015-01-27 2015-06-24 河南省煤田地质局三队 大直径工程井气举反循环扩孔钻头

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李子丰登: "钻柱涡动分析及防涡稳定器设计", 《石油钻采工艺》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220228441A1 (en) * 2018-05-29 2022-07-21 Quanta Associates, L.P. Horizontal Directional Reaming
US11708726B2 (en) * 2018-05-29 2023-07-25 Quanta Associates, L.P. Horizontal directional reaming
CN114991656A (zh) * 2022-05-26 2022-09-02 潍坊盛德石油机械制造有限公司 一种防止钻头水眼堵塞的螺杆钻具

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