CN202401970U - 一种上行破阻pdc钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种上行破阻PDC钻头，包括有钻头体，所述钻头体上具有刀翼，所述刀翼上镶嵌有切削齿，刀翼上还设有上行破阻切削齿，所述上行破阻切削齿镶嵌在每个刀翼保径最上沿，位于45°～60°倒角处；所述上行破阻切削齿采用Φ13mm×8mm聚晶金刚复合片制作，其外径与钻头体直径一致；所述刀翼侧部具有规径齿，所述规径齿内侧设有减振节；所述刀翼为5个，在钻头体顶端均匀分布，各刀翼之间设有喷嘴。该钻头由于在刀翼保径处设置了上行破阻切削齿，具备逆向切削功能，可有效地优化井眼轨迹，扩大缩径后的井眼内径，保障钻柱安全顺利上行。

Description

一种上行破阻PDC钻头

技术领域

本实用新型涉及石油钻井所使用的钻头，尤其涉及一种上行破阻PDC钻头。

背景技术

由于PDC(polycrystalline diamond composite，聚晶金刚石复合片)钻头具有机械钻速快、寿命长、进尺多的优点，所以在石油天然气钻井中被广泛使用。

在石油天然气开采钻进中，由于地质因素或井身结构复杂、钻井液性能参数随井深明显变化等情况，会造成如下钻具上提遇阻情况：

一、钻头钻进时，位移过大，井段曲线过多，俗称狗腿子状，当钻具(包括钻头)上提时，常会贴于井壁一侧，造成阻力大，上提遇阻。

二、井壁含石膏状物质成分，遇水膨胀，形成缩径，使井径直径变小，井眼直径小于钻头直径，形成遇卡现象。

三、泥浆(钻井液)中因含胶状物质，其作用保护井壁防止泥浆水分渗入地层。由于泥浆在井段中循环作用时间过长，会形成泥饼，当泥饼过厚时，使井眼直径变小，造成钻具上提困难，同时钻头与井壁会形成密封状态，形成拔活塞现象，造成上提困难。

由于传统的PDC钻头没有上行破阻齿，当遇到上述起钻遇阻时，没有逆向切削功能，无法优化井眼轨迹；无法扩大缩径后的井眼内径，很难及时采取应急措施，往往会造成卡钻事故，大大增加起钻时间，又难以保障钻井工人、钻具与钻井设备的安全性。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种上行破阻PDC钻头，当钻头起钻遇阻后，实行逆向切削，可有效地优化井眼轨迹，扩大井眼内径，保障钻柱安全自由上行。

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是，

一种上行破阻PDC钻头，包括有钻头体，所述钻头体上具有刀翼，所述刀翼上镶嵌有切削齿，刀翼上还设有上行破阻切削齿，所述上行破阻切削齿镶嵌在每个刀翼保径最上沿，位于45°～60°倒角处；当钻头上行遇阻后，具有逆向切削功能，能确保钻头上行顺利。

所述上行破阻切削齿采用Φ13mm×8mm聚晶金刚复合片制作，其外径与钻头体直径一致；在正常钻进时，能有效地对抗井壁对保径面的摩擦，避免保径直径过早磨小，具有良好的钻进性能和导向性能。

所述刀翼侧部具有规径齿，所述规径齿内侧设有减振节；能减小钻头在钻进时的横向振动，保护PDC钻头切削齿在夹层中稳定钻进，提高钻头使用寿命。

所述刀翼为5个，在钻头体顶端均匀分布，各刀翼之间设有喷嘴；喷嘴采用大排量设计，通过动态水力流场模拟和数据分析，调整喷嘴方位角、向心角、径侧角到最佳状态，既能有效地冷却切削齿，又能降低水力对钻头基体的冲蚀，发挥最大水马力作用，达到提高机械钻速的目的；并且配置多个可换喷嘴，可根据现场设计泵压、排量调整到理想参数。

所述钻头体采用碳化钨粉末烧结而成，碳化钨胎体耐冲蚀、耐磨、强度高，保径抗回旋效果好、抗磨损能力强。

本实用新型的优点在于，该钻头由于在刀翼保径处设置了上行破阻切削齿，具备逆向切削功能，可有效地优化井眼轨迹，扩大缩径后的井眼内径，保障钻柱安全顺利上行。

附图说明

图1是本实用新型提出的上行破阻PDC钻头的剖视图；

图2是上行破阻PDC钻头的俯视图；

图3是上行破阻PDC钻头的使用状态示图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本实用新型。

如图1、图2所示，本实用新型提出的上行破阻PDC钻头包括有钻头体100，所述钻头体100上具有刀翼200，所述刀翼200上镶嵌有切削齿210，刀翼200上还设有上行破阻切削齿300，所述上行破阻切削齿300镶嵌在每个刀翼保径最上沿，位于45°～60°倒角处；当钻头上行遇阻后，具有逆向切削功能，能确保钻头上行顺利。

所述上行破阻切削齿300采用Φ13mm×8mm聚晶金刚复合片制作，其外径与钻头体直径一致；在正常钻进时，能有效地对抗井壁对保径面的摩擦，避免保径直径过早磨小，具有良好的钻进性能和导向性能。

所述刀翼200侧部具有规径齿220，所述规径齿220内侧设有减振节500；能减小钻头在钻进时的横向振动，保护PDC钻头切削齿在夹层中稳定钻进，提高钻头使用寿命。

所述刀翼200为5个，在钻头体100顶端均匀分布，各刀翼之间设有喷嘴400；喷嘴采用大排量设计，通过动态水力流场模拟和数据分析，调整喷嘴方位角、向心角、径侧角到最佳状态，既能有效地冷却切削齿，又能降低水力对钻头基体的冲蚀，发挥最大水马力作用，达到提高机械钻速的目的；并且配置多个可换喷嘴，可根据现场设计泵压、排量调整到理想参数。

所述钻头体采用碳化钨粉末烧结而成，碳化钨胎体耐冲蚀、耐磨、强度高，保径抗回旋效果好、抗磨损能力强。

该钻头由于在刀翼保径处设置了上行破阻切削齿，具备逆向切削功能，可有效地优化井眼轨迹，扩大缩径后的井眼内径，保障钻柱安全顺利上行。

如图3所示，图中A处的井壁已缩径，钻头无法直接顺利上行。但在刀翼保径最上沿，位于45°～60°倒角处，具有上行破阻切削齿300，其外径与钻头体直径保持一致，由于其兼具正反两向切削功能，而又具有硬度高、耐磨性强的特性，在实行反向切削后，就能扩大缩径后的井壁直径，钻头就能安全自由上行。

传统的PDC钻头在遇到上述情况时，由于其本身没有上行破阻切削齿，不具有上行切削功能，无法扩大缩径后的井壁直径，很难及时采取应急措施，往往会造成卡钻事故。当事故严重时，直接导致钻头报废、钻井设备的损坏和诱发砂桥、井塌、等现象，造成钻井经济成本大幅提高。

实践证明，当钻具上行遇阻后，使用本实用新型提出的上行破阻PDC钻头要比传统的PDC钻头起钻效率提高百分之五十，钻头再次利用率为100％。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.一种上行破阻PDC钻头，包括有钻头体，其特征在于，所述钻头体上具有刀翼，所述刀翼上镶嵌有切削齿，刀翼上还设有上行破阻切削齿，所述上行破阻切削齿镶嵌在每个刀翼保径最上沿，位于45°～60°倒角处。

2.根据权利要求1所述的一种上行破阻PDC钻头，其特征在于，所述上行破阻切削齿采用Φ13mm×8mm聚晶金刚复合片制作，其外径与钻头体直径一致。

3.根据权利要求1所述的一种上行破阻PDC钻头，其特征在于，所述刀翼侧部具有规径齿，所述规径齿内侧设有减振节。

4.根据权利要求1所述的一种上行破阻PDC钻头，其特征在于，所述刀翼为5个，在钻头体顶端均匀分布，各刀翼之间设有喷嘴。

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