CN209195264U - 一种适用于灰岩快速钻进的球锥复合物探钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于灰岩快速钻进的球锥复合物探钻头，包括矩形花键、钻头连杆、限位槽、钻头头部、连杆表面、圆弧面和钻井液流道；所述钻井液流道在钻头头部内分成三个水眼，所述钻头头部的侧面采用锥面，有效地减少钻头头部的磨损；所述钻头头部交错设置有锥形齿和球形齿；矩形花键用于连接钻头和钻杆，钻杆通过矩形花键带动钻头转动进行破岩；矩形花键上设有花键键槽；所述限位槽位于矩形花键中上部分。本实用新型能够提高物探钻头在灰岩地层钻进时的破岩效率，减少钻头的损伤。

Description

一种适用于灰岩快速钻进的球锥复合物探钻头

技术领域

本实用新型涉及一种适用于灰岩快速钻进的球锥复合物探钻头，属于油气勘探钻井技术领域。

背景技术

随着我国国民经济的高速发展，国家对油气资源的需求急剧增加，供需矛盾日益严峻。2018年上半年我国石油对外依存度突破70%，这不仅遏制了国民经济的高速发展，而且严重威胁着国家能源安全。在油气供需矛盾如此严峻的形势下，迫切需要加强勘探与钻井装备等技术开发。作为我国油气勘探主力钻井装备的物探钻头，其钻井效率等性能直接影响油气勘探开发进度及国家能源安全。

然而，目前的勘探钻井大部分都采用同一类型物探钻头，地质条件针对性不强，这就导致物探钻头在一些地层钻进时破岩效率低，钻头寿命短，油气勘探成本增加，影响了我国油气勘探开发进度。为了解决这一问题，针对以灰岩为代表的川渝地区等地层，提出了一种能提高钻井效率、减少钻头损伤的个性化物探钻头。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决同一种物探钻头“打遍天下”，钻头设计制造缺乏针对性，导致钻头破岩效率低，钻头损伤严重等实际问题，特提出了一种适用于灰岩快速钻进的球锥复合物探钻头。

本实用新型实现其目的所采用的技术方案是：

1.一种适用于灰岩快速钻进的球锥复合物探钻头，包括矩形花键、钻头连杆、限位槽、钻头头部、连杆表面、圆弧面和钻井液流道；所述钻井液流道在钻头头部内分成三个水眼，所述钻头头部的侧面采用锥面，有效地减少钻头头部的磨损；所述钻头头部交错设置有锥形齿和球形齿；矩形花键用于连接钻头和钻杆，钻杆通过矩形花键带动钻头转动进行破岩；矩形花键上设有花键键槽；所述限位槽位于矩形花键中上部分。

作为一种优选方式之一，所述矩形花键采用外花键，键齿均布于钻头连杆上，花键键槽一端与钻头的连杆表面采用圆弧面过渡，圆弧面处键齿直径大于钻头连杆处键齿直径。

作为一种优选方式之一，三个水眼在钻头头部面上互成120°分布，能够有效地将岩屑运出井底。

作为一种优选方式之一，所述钻头头部上还设有排屑槽，所述排屑槽均匀分布在钻头头部的锥面，排屑槽与倒锥面上的球形齿相互错开。

作为一种优选方式之一，六颗球形齿通过过盈连接均布在倒锥面。

作为一种优选方式之一，所述锥形齿由锥形平面沿着中心线旋转180°所得，锥形平面由两条斜线和一段圆弧线构成。

作为一种优选方式之一，锥形齿基本参数包括高度A以及锥顶角α，参数A的值越小，参数α的值越大，参数A和α的值根据地层的性质确定，地层越硬。

作为一种优选方式之一，锥形齿通过过盈连接镶嵌在端面，其中一颗锥形齿布置在端面中心区域，其余锥形齿在端面上互成120°布置，四颗锥形齿在径向上由内及外依次排列。

所述的径向是指由中心线至端面边缘的方向。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：1.提出了一种适用于灰岩快速钻进的球锥复合物探钻头，提高了钻头在灰岩地层钻进时的破岩效率；2.钻头头部端面布置锥形齿，倒锥面布置球形齿，减少了钻进时合金齿的磨损；3.水眼出口均布在端面，能够有效地将岩屑运出井底。

附图说明

图1为本实用新型适用于灰岩快速钻进的球锥复合物探钻头结构示意图。

图2为本实用新型适用于灰岩快速钻进的球锥复合物探钻头剖面示意图。

图3为本实用新型一种适用于灰岩快速钻进的球锥复合物探钻头俯视图。

图4为本实用新型的锥形齿齿形图。

图5为本实用新型锥形齿和球形齿的布置图。

图6为本实用新型钻头端面锥形齿覆盖图。

图中：1.矩形花键；2.钻头连杆；3.水眼；4.排屑槽；5.锥形齿；6.球形齿；7.限位槽；8.钻头头部；9.倒锥面；10.花键键槽；11.连杆表面；12.圆弧面；13.圆弧线；14.斜线；15.端面；16.锥面；17.钻井液流道；18.中心线。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本实用新型作进一步说明：

如图1-6所示，本实用新型一种适用于灰岩快速钻进的球锥复合物探钻头，主要由矩形花键1、钻头连杆2、限位槽7、钻头头部8、花键键槽10、连杆表面11、圆弧面12、钻井液流道17组成；所述钻头头部8由水眼3、排屑槽4、锥形齿5、球形齿6组成。

如图1和图2所示，所述矩形花键1采用外花键，键齿均布于钻头连杆2上，花键键槽10一端与钻头连杆表面11采用圆弧面12过渡，圆弧面12处键齿直径大于钻头连杆2处键齿直径，矩形花键1用于连接钻头和钻杆，钻杆通过矩形花键1带动钻头转动进行破岩；所述限位槽7位于矩形花键1中上部分，用来限制物探钻头滑套上下运动；所述钻头头部8的侧面采用锥面16，有效地减少钻头头部8的磨损；所述钻井液流道17在钻头头部8内分成三个水眼3，三个水眼3在钻头头部8端面上互成120°分布，能够有效地将岩屑运出井底；所述排屑槽4均匀分布在钻头头部8的锥面16，排屑槽4与倒锥面9上的球形齿6相互错开。

如图4所示，所述锥形齿5由锥形平面沿着中心线18旋转180°所得，锥形平面由两条斜线14和一段圆弧线13构成，锥形齿5基本参数包括高度A以及锥顶角α，参数A和α的值根据地层的性质确定，地层越硬，参数A的值越小，参数α的值越大。

如图5所示，所述钻头头部8的合金齿由锥形齿5和球形齿6混合布置，锥形齿5通过过盈连接镶嵌在端面15，其中一颗锥形齿5布置在端面15中心区域，其余锥形齿5在端面15上互成120°布置，六颗球形齿6通过过盈连接均布在倒锥面9；如6图所示，所述的4颗锥形齿5在径向上由内及外依次排列，井底覆盖率在90%以上。

所述的径向是指由中心线18至端面15边缘的方向。

Claims (8)

1.一种适用于灰岩快速钻进的球锥复合物探钻头，其特征在于：包括矩形花键（1）、钻头连杆（2）、限位槽（7）、钻头头部（8）、连杆表面（11）、圆弧面（12）和钻井液流道（17）；所述钻井液流道（17）在钻头头部（8）内分成三个水眼（3），所述钻头头部（8）的侧面采用锥面（16），所述钻头头部（8）交错设置有锥形齿（5）和球形齿（6）；矩形花键（1）用于连接钻头和钻杆，矩形花键（1）上设有花键键槽（10）；所述限位槽（7）位于矩形花键（1）中上部分。

2.根据权利要求1所述的一种适用于灰岩快速钻进的球锥复合物探钻头，其特征在于：所述矩形花键（1）采用外花键，键齿均布于钻头连杆（2）上，花键键槽（10）一端与钻头的连杆表面（11）采用圆弧面（12）过渡，圆弧面（12）处键齿直径大于钻头连杆（2）处键齿直径。

3.根据权利要求1所述的一种适用于灰岩快速钻进的球锥复合物探钻头，其特征在于：三个水眼（3）在钻头头部（8）端面上互成120°分布。

4.根据权利要求1所述的一种适用于灰岩快速钻进的球锥复合物探钻头，其特征在于：所述钻头头部上还设有排屑槽（4），所述排屑槽（4）均匀分布在钻头头部（8）的锥面（16），排屑槽（4）与倒锥面（9）上的球形齿（6）相互错开。

5.根据权利要求1所述的一种适用于灰岩快速钻进的球锥复合物探钻头，其特征在于：六颗球形齿（6）通过过盈连接均布在倒锥面（9）。

6.根据权利要求1所述的一种适用于灰岩快速钻进的球锥复合物探钻头，其特征在于：所述锥形齿（5）由锥形平面沿着中心线旋转180°所得，锥形平面由两条斜线（14）和一段圆弧线（13）构成。

7.根据权利要求6所述的一种适用于灰岩快速钻进的球锥复合物探钻头，其特征在于：锥形齿（5）基本参数包括高度A以及锥顶角α，参数A的值越小，参数α的值越大。

8.根据权利要求6所述的一种适用于灰岩快速钻进的球锥复合物探钻头，其特征在于：锥形齿（5）通过过盈连接镶嵌在端面（15），其中一颗锥形齿（5）布置在端面（15）中心区域，其余锥形齿（5）在端面（15）上互成120°布置，四颗锥形齿（5）在径向上由内及外依次排列。