CN205047162U - 一种石油钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种石油钻头，包括钻头本体，钻头本体底端中部设置有喷嘴，钻头本体内设置有管道，管道从上到下直径逐渐变小，管道与喷嘴相连通；钻头本体上开设有与管道相连通的射流孔，射流孔的轴线自外向内逐渐向下倾斜；管道末端设置有内弯道和外弯道，外弯道结构形状为阿基米德螺旋线；钻头主体下端固定连接有主钻头，主钻头包括主刀翼和辅刀翼，主刀翼和辅刀翼上镶嵌有切削齿；钻头本体上设有多个侧钻头。本新型结构设计合理，适用于硬质地层及中硬质地层的钻探；独特的管道设计避免钻井过程中沙土堵塞管道口的缺陷，增强井底清洗效果，并辅助破岩，实现高效破岩、携岩，从而提高钻井速度；减少钻头本体的过度损耗，延长使用寿命。

Description

一种石油钻头

技术领域

本实用新型涉及一种石油开采领域，具体是一种石油钻头。

背景技术

随着石油天然气资源勘探与开发的深入，地质条件复杂、机械钻速低、钻井成本增加等问题日趋明显。尤其随着钻井深度的不断增加，井筒内的钻井液柱压力也不断而增大，对岩屑的压持效应越来越明显，钻井过程中的水力能量的传输、转换、分配及利用效率也随着井深的增加进一步降低，这直接导致了钻井速度的下降。适用性钻头的优选、钻井水力参数的优化设计、水力能力高效辅助破岩与清洗井底岩屑，已经成为提高钻井速度、缩短建井周期、降低钻井成本的有效手段。

现有钻头种类繁多，为了适应不同土质层石油钻井的需要而采用不同的钻头。一些钻头在泥岩和页岩等软地层中可以得到高的机械钻速和钻头进尺，但在钻遇较硬地层或软硬交错硬夹层时，钻头吃入困难，钻井效率低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种石油钻头，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种石油钻头，包括钻头本体，所述钻头本体底端中部设置有喷嘴，所述钻头本体内设置有管道，所述管道从上到下直径逐渐变小，所述管道与喷嘴相连通；所述钻头本体上开设有与管道相连通的射流孔，所述射流孔的轴线自外向内逐渐向下倾斜；所述管道末端设置有内弯道和外弯道，所述内弯道与外弯道末端在同一水平线上，所述外弯道结构形状为阿基米德螺旋线；所述钻头主体下端固定连接有主钻头，所述主钻头包括主刀翼和辅刀翼，所述主刀翼与辅刀翼成对出现，所述主刀翼和辅刀翼上镶嵌有切削齿；所述钻头本体上设有多个侧钻头，所述侧钻头的方向与主钻头相反，且支撑侧钻头的支撑杆与主钻头中轴线之间的夹角为120度，所述支撑杆与钻头本体铰接，所述支撑杆与钻头本体之间设有弹簧。

作为本实用新型进一步的方案：所述切削齿为胎体式PDC钻头。

作为本实用新型再进一步的方案：所述内弯道末端连接在喷嘴末端圆心位置，所述外弯道连接在远离喷嘴圆心位置。

作为本实用新型再进一步的方案：所述侧钻头为2-4个且其端部为锯齿形。

作为本实用新型再进一步的方案：所述钻头主体上还设置有保径块，所述保径块外表面设置有保径齿，所述保径齿采用钨钴类硬质合金制成。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：所述管道自上端至下端直径逐渐变小，逐渐增加射流喷出时的压力，增强井底清洗效果，并辅助破岩，且使其在喷出时能有足够的压力避免沙土石削等的杂物堵塞管道；所述内弯道末端连接在喷嘴末端圆心位置，所述外弯道连接在远离喷嘴圆心位置，当钻头本体旋转时，管道以内弯道接地的一点为圆心，做圆环运动，在不增加内外弯道距离的情况下，增加了射流的有效作用范围；射流孔的轴线自外向内逐渐向下倾斜，钻井泥浆在经过斜向射流孔时，通过小孔径射流孔的节流作用，能够产生连续的自内向外斜向上的高速射流。高速射流会对钻头本体产生一个反向冲击作用，产生的反向冲击力作用在钻头本体上可转化为钻压，从而提高钻头本体1的破岩效率。高速射流的喷出可以使得位于钻头本体与井眼之间的环空中的泥浆向上高速运动，从而在该区域产生一个负压区，该负压区对井底泥浆及岩屑可起到一个负压“虹吸作用”，从而提高钻井泥浆的携岩效率。

设置保径块及保径齿，可以减少钻头本体的过度损耗；设置侧钻头，侧钻头是用来钻被主钻头钻探时震松的中硬质地层，当侧钻头遇到硬质地层时，受到外力，由于支撑杆与钻头本体之间设有弹簧，当外力大于弹簧的弹力时，侧钻头会缩回，这样有效地保护了侧钻头，也延长了使用寿命。

综上所述，本新型结构设计合理，适用于硬质地层及中硬质地层的钻探；独特的管道设计避免钻井过程中沙土堵塞管道口的缺陷，增强井底清洗效果，并辅助破岩，实现高效破岩、携岩，从而提高钻井速度；减少钻头本体的过度损耗，延长使用寿命。

附图说明

图1为石油钻头的结构示意图。

图2为石油钻头中喷嘴的结构示意图。

图中：1-钻头本体，2-保径块，3-保径齿，4-主刀翼，41-辅刀翼，42-切削齿，5-喷嘴，6-支撑杆，7-侧钻头，8-弹簧，9-管道，91-射流孔，92-内弯道，93-外弯道。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，一种石油钻头，包括钻头本体1，所述钻头本体1底端中部设置有喷嘴5，所述钻头本体1内设置有管道9，所述管道9从上到下直径逐渐变小，所述管道9与喷嘴5相连通；所述钻头本体1上开设有与管道9相连通的射流孔91，所述射流孔91的轴线自外向内逐渐向下倾斜；所述管道9末端设置有内弯道92和外弯道93，所述内弯道92与外弯道93末端在同一水平线上，所述外弯道93结构形状为阿基米德螺旋线，所述内弯道92末端连接在喷嘴5末端圆心位置，所述外弯道93连接在远离喷嘴5圆心位置；所述钻头主体1下端固定连接有主钻头，所述主钻头包括主刀翼4和辅刀翼41，所述主刀翼4与辅刀翼41成对出现，所述主刀翼4和辅刀翼41上镶嵌有切削齿42，所述切削齿42为胎体式PDC钻头；所述钻头本体1上设有多个侧钻头7，所述侧钻头7为2-4个且其端部为锯齿形，所述侧钻头7的方向与主钻头相反，且支撑侧钻头7的支撑杆6与主钻头中轴线之间的夹角为120度，所述支撑杆6与钻头本体1铰接，所述支撑杆6与钻头本体1之间设有弹簧8。

本实用新型的工作原理是：所述管道9自上端至下端直径逐渐变小，逐渐增加射流喷出时的压力，增强井底清洗效果，并辅助破岩，且使其在喷出时能有足够的压力避免沙土石削等的杂物堵塞管道9；所述内弯道92末端连接在喷嘴5末端圆心位置，所述外弯道93连接在远离喷嘴5圆心位置，当钻头本体1旋转时，管道9以内弯道92接地的一点为圆心，做圆环运动，在不增加内外弯道距离的情况下，增加了射流的有效作用范围；射流孔91的轴线自外向内逐渐向下倾斜，钻井泥浆在经过斜向射流孔91时，通过小孔径射流孔91的节流作用，能够产生连续的自内向外斜向上的高速射流。高速射流会对钻头本体1产生一个反向冲击作用，产生的反向冲击力作用在钻头本体1上可转化为钻压，从而提高钻头本体1的破岩效率。高速射流的喷出可以使得位于钻头本体1与井眼之间的环空中的泥浆向上高速运动，从而在该区域产生一个负压区，该负压区对井底泥浆及岩屑可起到一个负压“虹吸作用”，从而提高钻井泥浆的携岩效率。

设置保径块2及保径齿3，可以减少钻头本体1的过度损耗；设置侧钻头7，侧钻头7是用来钻被主钻头钻探时震松的中硬质地层，当侧钻头7遇到硬质地层时，受到外力，由于支撑杆6与钻头本体1之间设有弹簧8，当外力大于弹簧8的弹力时，侧钻头7会缩回，这样有效地保护了侧钻头7，也延长了使用寿命。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种石油钻头，包括钻头本体，其特征在于，所述钻头本体底端中部设置有喷嘴，所述钻头本体内设置有管道，所述管道从上到下直径逐渐变小，所述管道与喷嘴相连通；所述钻头本体上开设有与管道相连通的射流孔，所述射流孔的轴线自外向内逐渐向下倾斜；所述管道末端设置有内弯道和外弯道，所述内弯道与外弯道末端在同一水平线上，所述外弯道结构形状为阿基米德螺旋线；所述钻头主体下端固定连接有主钻头，所述主钻头包括主刀翼和辅刀翼，所述主刀翼与辅刀翼成对出现，所述主刀翼和辅刀翼上镶嵌有切削齿；所述钻头本体上设有多个侧钻头，所述侧钻头的方向与主钻头相反，且支撑侧钻头的支撑杆与主钻头中轴线之间的夹角为120度，所述支撑杆与钻头本体铰接，所述支撑杆与钻头本体之间设有弹簧。

2.根据权利要求1所述的石油钻头，其特征在于，所述切削齿为胎体式PDC钻头。

3.根据权利要求1所述的石油钻头，其特征在于，所述内弯道末端连接在喷嘴末端圆心位置，所述外弯道连接在远离喷嘴圆心位置。

4.根据权利要求1所述的石油钻头，其特征在于，所述侧钻头为2-4个且其端部为锯齿形。

5.根据权利要求1所述的石油钻头，其特征在于，所述钻头主体上还设置有保径块，所述保径块外表面设置有保径齿，所述保径齿采用钨钴类硬质合金制成。