CN110043193A - 分体式单牙轮pdc复合钻头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分体式单牙轮PDC复合钻头，包括外延PDC钻头，外延PDC钻头水眼喷嘴，牙轮钻头大水眼喷嘴，牙轮钻头牙爪，牙轮钻头小水眼喷嘴，分体式前半牙轮，分体式后半牙轮；装配顺序为先将外延PDC钻头水眼喷嘴装在外延PDC钻头上；将牙轮钻头大水眼喷嘴装在牙轮钻头牙爪上，将分体式后半牙轮、分体式前半牙轮通过锁止钢珠装在牙轮钻头牙爪上，再装上牙轮钻头小水眼喷嘴；将分体式单牙轮装配整体装入外延PDC钻头，装配完成。本发明通过中心分体式单牙轮钻头快速冲击破碎井眼芯部岩石，提高井眼芯部破岩效率；同时外延PDC钻头快速钻进，可有效提高机械钻速。
Description
技术领域
本发明属于石油和天然气开采领域，具体涉及一种分体式单牙轮PDC复合钻头的设计。
背景技术
随着油气资源勘探开发的不断深入，深井、超深井以及新型油气资源井越来越多，钻遇岩石硬度高、岩石可钻性级值高、岩石研磨性高的“三高地层”可能性越来越大，传统PDC钻头在钻井破岩过程中，心部破岩效率低是制约机械钻速的一个重要因素。心部破岩效率低的主要原因是破岩过程井眼心部切削齿运动速度低，导致钻进过程钻头心部被岩石“顶”住，井眼中心岩石实际破碎形式为掰断或者挤压破碎，而不是牙轮钻头的冲击破碎或者PDC钻头的切削破岩。这严重影响了深部硬地层的机械钻速和勘探开发成本。机械钻速与使用寿命是衡量钻头性能的两个重要指标，提高机械钻速一直是钻井工程的关键问题。在保证一定使用寿命的前提下，提高机械钻速对于增加钻头总进尺、减少起下钻次数、降低生产费用具有重要意义。针对深部硬地层钻进过程中机械钻速低的问题，本发明的分体式单牙轮PDC复合钻头，能够利用分体式单牙轮小钻头先冲击破碎井眼中心的岩石，同时利用钻柱驱动外延PDC钻头快速钻进，有效的提高钻井作业效率。
发明内容
本发明的目的是为了解决背景技术中钻遇“三高地层”时，井眼心部破岩效率低，导致机械钻速不高，钻井作业效率低的问题，提出了一种分体式单牙轮PDC复合钻头。
本发明的技术方案是：分体式单牙轮PDC复合钻头，由外延PDC钻头，外延PDC钻头水眼喷嘴，牙轮钻头大水眼喷嘴，牙轮钻头牙爪，牙轮钻头小水眼喷嘴，分体式前半牙轮，分体式后半牙轮组成；其特征是：装配顺序为先将外延PDC钻头水眼喷嘴装在外延PDC钻头上；将牙轮钻头大水眼喷嘴装在牙轮钻头牙爪上，将分体式后半牙轮、分体式前半牙轮以及牙轮钻头小水眼喷嘴依次装在牙轮钻头牙爪上；从分体式前半牙轮装固定钢珠预留孔和分体式后半牙轮装固定钢珠预留孔装入分体式前半牙轮和分体式后半牙轮的锁止钢珠；将分体式单牙轮装配整体装入外延PDC钻头，装配完成。
上述方案中的分体式单牙轮PDC复合钻头，其特征在于：分体式前半牙轮、分体式后半牙轮上设计有装入锁止钢珠的孔；将分体式后半牙轮和分体式前半牙轮依次装在牙轮钻头牙爪上后，从预留的装入锁止钢珠的孔装入钢珠，再将孔封堵上，保证分体式后半牙轮和分体式前半牙轮能够转动，但是不会从牙轮钻头牙爪脱落。
上述方案中的分体式单牙轮PDC复合钻头，其特征在于：牙轮钻头牙爪的背面设计有注入润滑油的孔；降低分体式前半牙轮和分体式后半牙轮与牙轮钻头牙爪之间的摩擦力。
上述方案中的分体式单牙轮PDC复合钻头，其特征在于：分体式前半牙轮与分体式后半牙轮独立旋转，两者之间没有固定连接，保证分体式前半牙轮与分体式后半牙轮在破岩时不会相互影响，提高独立破岩效率。
上述方案中的分体式单牙轮PDC复合钻头，其特征在于：外延PDC钻头与牙轮钻头牙爪上设计有螺纹；装配时，两部件通过螺纹连接在一起。牙轮钻头牙爪与外延PDC钻头连接的端面设计有内六角凹槽，便于装配时从内部对螺纹连接施加预紧力，使得结构设计紧凑合理。
本发明的有益效果是：(1)此分体式单牙轮PDC复合钻头结构设计紧凑合理；(2)能够利用分体式单牙轮小钻头先冲击破碎井眼中心的岩石，同时利用外延PDC钻头快速钻进；(3)可以有效提高机械钻速，提高钻井作业效率。
附图说明
图1所示为本发明分体式单牙轮PDC复合钻头的三维结构示意图。
图2所示为本发明图1中的分体式单牙轮PDC复合钻头正视图。
图3所示为本发明图1中的分体式单牙轮钻头三维结构示意图。
图4所示为本发明图1中的外延PDC钻头三维结构示意图。
图5所示为本发明图1中的钻头主视示意图。
图6所示为本发明图1中的分体式单牙轮钻头背部视图。
附图标记说明：1.外延PDC钻头，2.外延PDC钻头水眼喷嘴，3.牙轮钻头大水眼喷嘴，4.牙轮钻头牙爪，5.牙轮钻头小水眼喷嘴，6.分体式前半牙轮，7.分体式后半牙轮，8.分体式前半牙轮钢珠装配孔，9.分体式后半牙轮钢珠装配孔，10.润滑油注油孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
根据附图所示，分体式单牙轮PDC复合钻头，由外延PDC钻头(1)，外延PDC钻头水眼喷嘴(2)，牙轮钻头大水眼喷嘴(3)，牙轮钻头牙爪(4)，牙轮钻头小水眼喷嘴(5)，分体式前半牙轮(6)，分体式后半牙轮(7)组成；其特征是：装配顺序为先将外延PDC钻头水眼喷嘴(2)装在外延PDC钻头(1)上；将牙轮钻头大水眼喷嘴(3)装在牙轮钻头牙爪(4)上，将分体式后半牙轮(7)、分体式前半牙轮(6)以及牙轮钻头小水眼喷嘴(5)依次装在牙轮钻头牙爪(4)上；从分体式前半牙轮装固定钢珠预留孔(8)和分体式后半牙轮装固定钢珠预留孔(9)装入分体式前半牙轮(6)和分体式后半牙轮(7)的锁止钢珠；将分体式单牙轮装配整体装入外延PDC钻头(1)，装配完成。
分体式单牙轮PDC复合钻头工作过程：分体式单牙轮PDC复合钻头连接钻柱或者井下动力钻具，驱动分体式单牙轮PDC复合钻头旋转，中心的分体式单牙轮钻头的分体式前半牙轮(6)和分体式后半牙轮(7)对井眼的芯部进行独立冲击破岩，同时外延PDC钻头(1)对没有芯部的井眼快速钻进；钻井液从外延PDC钻头水眼喷嘴(2)、牙轮钻头大水眼喷嘴(3)和牙轮钻头小水眼喷嘴(5)喷射出来清洗井底，协助破岩。
上述方案中的分体式前半牙轮(6)、分体式后半牙轮(7)上设计有装入锁止钢珠的孔；将分体式后半牙轮(7)和分体式前半牙轮(6)依次装在牙轮钻头牙爪(4)上后，从预留的装入锁止钢珠的孔装入钢珠，再将孔封堵上，保证分体式后半牙轮(7)和分体式前半牙轮(6)能够转动，但是不会从牙轮钻头牙爪(4)脱落。
上述方案中的牙轮钻头牙爪(4)的背面设计有注入润滑油的孔；降低分体式前半牙轮(6)和分体式后半牙轮(7)与牙轮钻头牙爪(4)之间的摩擦力。
分体式单牙轮PDC复合钻头，其分体式前半牙轮(6)与分体式后半牙轮(7)独立旋转，两者之间没有固定连接，保证分体式前半牙轮(6)与分体式后半牙轮(7)在破岩时不会相互影响，提高独立破岩效率。
分体式单牙轮PDC复合钻头，其外延PDC钻头(1)与牙轮钻头牙爪(4)上设计有螺纹；装配时，两部件通过螺纹连接在一起。牙轮钻头牙爪(4)与外延PDC钻头(1)连接的端面设计有内六角凹槽，便于装配时从内部对螺纹连接施加预紧力，使得结构设计紧凑合理。
上述方案中的分体式单牙轮PDC复合钻头，装配顺序为：先将外延PDC钻头水眼喷嘴2装在外延PDC钻头1上；将牙轮钻头大水眼喷嘴3装在牙轮钻头牙爪4上，将分体式后半牙轮7、分体式前半牙轮6以及牙轮钻头小水眼喷嘴5依次装在牙轮钻头牙爪4上；从分体式前半牙轮装固定钢珠预留孔8和分体式后半牙轮装固定钢珠预留孔9装入分体式前半牙轮6和分体式后半牙轮7的锁止钢珠；将分体式单牙轮装配整体装入外延PDC钻头1，装配完成。
Claims (5)
1.分体式单牙轮PDC复合钻头，其由外延PDC钻头(1)，外延PDC钻头水眼喷嘴(2)，牙轮钻头大水眼喷嘴(3)，牙轮钻头牙爪(4)，牙轮钻头小水眼喷嘴(5)，分体式前半牙轮(6)，分体式后半牙轮(7)组成；其特征是：装配顺序为先将外延PDC钻头水眼喷嘴(2)装在外延PDC钻头(1)上；将牙轮钻头大水眼喷嘴(3)装在牙轮钻头牙爪(4)上，将分体式后半牙轮(7)、分体式前半牙轮(6)以及牙轮钻头小水眼喷嘴(5)依次装在牙轮钻头牙爪(4)上；从分体式前半牙轮装固定钢珠预留孔和分体式后半牙轮装固定钢珠预留孔装入分体式前半牙轮(6)和分体式后半牙轮(7)的锁止钢珠；将分体式单牙轮装配整体装入外延PDC钻头(1)，装配完成。
2.根据权利要求1所述的分体式单牙轮PDC复合钻头，其特征在于：分体式前半牙轮(6)、分体式后半牙轮(7)上设计有装入锁止钢珠的孔；将分体式后半牙轮(7)和分体式前半牙轮(6)依次装在牙轮钻头牙爪(4)上后，从预留的装入锁止钢珠的孔装入钢珠，再将孔封堵上，保证分体式后半牙轮(7)和分体式前半牙轮(6)能够转动，但是不会从牙轮钻头牙爪(4)脱落。
3.根据权利要求1所述的分体式单牙轮PDC复合钻头，其特征在于：牙轮钻头牙爪(4)的背面设计有注入润滑油的孔；降低分体式前半牙轮(6)和分体式后半牙轮(7)与牙轮钻头牙爪(4)之间的摩擦力。
4.根据权利要求1所述的分体式单牙轮PDC复合钻头，其特征在于：分体式前半牙轮(6)与分体式后半牙轮(7)独立旋转，两者之间没有固定连接，保证分体式前半牙轮(6)与分体式后半牙轮(7)在破岩时不会相互影响，提高独立破岩效率。
5.根据权利要求1所述的分体式单牙轮PDC复合钻头，其特征在于：外延PDC钻头(1)与牙轮钻头牙爪(4)上设计有螺纹；装配时，两部件通过螺纹连接在一起。牙轮钻头牙爪(4)与外延PDC钻头(1)连接的端面设计有内六角凹槽，便于装配时从内部对螺纹连接施加预紧力，使得结构设计紧凑合理。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190723 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |