CN205876193U - 一种多级阶梯形pdc钻头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种多级阶梯形PDC钻头,它由第一级破岩面、第二级破岩面和第三级破岩面组成。第一级破岩面中心部位是水眼,围绕水眼环形布有几排PDC齿;第二级破岩面与第一级破岩面之间有一定高度差;第二级破岩面上环形均匀布有PDC齿,每相邻两排PDC齿之间有一个水眼;第三级破岩面与第二级破岩面之间有一定高度差;第三级破岩面也环形布有几排PDC齿,每相邻两排PDC齿之间是排屑槽,排屑槽上有一个水眼;钻进液从内部流道通过水眼喷出,对钻头进行冷却并排出岩屑。本实用新型对岩石进行分级破碎,降低破岩难度;可设计多级破岩面,克服钻头磨损严重的问题,提高破岩效率和钻进速度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种多级阶梯形PDC钻头,属于油气资源开采的机械钻具装置领域。
背景技术
随着国内外对油气资源勘探开发力度的增大,使得油气资源开采目标开始向深部地层钻进。钻头是油气井钻进中直接破碎岩石的工具,钻头质量的好坏和钻头与岩性的相适应性,对提高钻进速度和降低钻井成本起着重要作用。
当前石油钻井中使用最多的是牙轮钻头和PDC钻头。常规PDC钻头在均质大段松软地层中钻进时,具有机械钻速快,寿命长,进尺多等优点,但对深部硬地层的适应性较差,机械钻速不稳定,PDC钻头的切屑齿易发生冲击损坏和高温磨损现象,引起钻头前期损坏,使用寿命短;而牙轮钻头主要靠冲击、压碎、小距离刮削方式破岩,破岩效率低,轴承寿命短。
阶梯型PDC钻头与其他钻头的主要区别是,它所钻出的井底剖面是阶梯形的。这种阶梯形的多自由面的井底,使得阶梯形PDC钻头具有与其它钻头不同的破岩方式。当钻头上的切屑齿作用在阶梯形的岩石上时,可同时产生两种破岩方式。一种是在回转力和轴向力的作用下,切削齿对岩石进行水平方向的切屑或剪切破碎;另一种是轴向力使切屑齿底下的岩石产生垂直方向的破碎。阶梯形PDC钻头对岩石进行分级破碎,破岩难度降低,每一级破岩面释放围岩中的应力,有助于改善稳定性从而减少震动失效,延长钻头寿命,改进井眼质量,节约成本。在相同的井底面积下采用阶梯形PDC钻头比直接采用较大尺寸的钻头钻进效果好,其适用于深部硬地层钻进。
发明内容
本实用新型的目的为了提高破岩效率和钻进速度,提供一种多级阶梯形PDC钻头,克服现有单一石油钻头对于深部复杂地层钻进的不适应性,钻进速度慢及钻头磨损大的问题。
本实用新型采用的技术方案:
本实用新型一种多级阶梯形PDC钻头,由第一级破岩面、第二级破岩面和第三级破岩面组成。第一级破岩面中心部位是水眼,围绕水眼环形布有几排PDC齿;第二级破岩面与第一级破岩面之间有一定高度差;第二级破岩面上环形均匀布有PDC齿,每相邻两排PDC齿之间有一个水眼;第三级破岩面与第二级破岩面之间有一定高度差;第三级破岩面也环形布有几排PDC齿,每相邻两排PDC齿之间是排屑槽,排屑槽上有一个水眼;钻进液从内部流道通过水眼喷出,对钻头进行冷却并排出岩屑。
钻头工作时,在完全钻入地层后,形成阶梯形井底,阶梯形PDC钻头的每一级破岩面都同时作用岩石;破岩面的级数可以根据实际需要增加。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点:1、对岩石进行分级破碎,降低破岩难度;2、可设计多级破岩面,改变每一级破岩面的破岩面积和每一级的高度差,达到对不同岩石破碎的适应性;3、克服钻头磨损严重的问题,提高破岩效率和钻进速度。
附图说明
图1为本实用新型一种多级阶梯形PDC钻头的结构示意图;
图2为图1的仰视图;
图3为图1的剖面图。
图中:1.第一级破岩面,2.第二级破岩面,3.第三级破岩面,4.排屑槽,5.水眼,6.PDC齿,7.内部流道,8.水眼,9.水眼。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明:
如图1、图2、图3所示,一种多级阶梯形PDC钻头,由第一级破岩面1、第二级破岩面2和第三级破岩面3组成。第一级破岩面1中心部位是水眼5,围绕水眼5环形布有几排PDC齿6;第二级破岩面2与第一级破岩面1之间有一定高度差;第二级破岩面2上环形均匀布有PDC齿6,每相邻两排PDC齿6之间有一个水眼8;第三级破岩面3与第二级破岩面2之间有一定高度差;第三级破岩面3也环形布有几排PDC齿6,每相邻两排PDC齿6之间是排屑槽4,排屑槽4上有一个水眼9;钻进液从内部流道7通过水眼5喷出,对钻头进行冷却并排出岩屑。
钻头工作时,在完全钻入地层后,形成阶梯形井底,阶梯形PDC钻头的每一级破岩面都同时作用岩石,破岩面的级数可以根据实际需要增加。
工作原理:
在实际钻采过程中,第一级破岩面1首先接触岩石破岩,紧接着第二级破岩面2和第三级破岩面3破岩,在破岩过程中形成阶梯形的井底。通过分级逐步破碎岩石,提高了钻头对深部硬地层破岩的破岩效率。
Claims (2)
1.一种多级阶梯形PDC钻头,由第一级破岩面(1)、第二级破岩面(2)和第三级破岩面(3)组成,其特征在于,第一级破岩面(1)中心部位是水眼(5),围绕水眼(5)环形布有几排PDC齿(6);第二级破岩面(2)与第一级破岩面(1)之间有一定高度差;第二级破岩面(2)上环形均匀布有PDC齿(6),每相邻两排PDC齿(6)之间有一个水眼(8);第三级破岩面(3)与第二级破岩面(2)之间有一定高度差;第三级破岩面(3)也环形布有几排PDC齿(6),每相邻两排PDC齿(6)之间是排屑槽(4),排屑槽(4)上有一个水眼(9);钻进液从内部流道(7)通过水眼(5)喷出,对钻头进行冷却并排出岩屑。
2.根据权利要求1所述的一种多级阶梯形PDC钻头,其特征在于,破岩面的级数可以根据实际需要增加。
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