CN211950341U - 一种用于失返强钻的防埋钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于失返强钻的防埋钻头，包括旋接在钻铤下端的领眼牙掌及其下方的领眼牙轮，钻铤中段的牙掌固定座的下方固定有多个扩划眼牙掌，各扩划眼牙掌的下端分别设有扩划眼牙轮；牙掌固定座的上方固定有多个倒划眼牙掌，各倒划眼牙掌的上端分别设有倒划眼牙轮；扩划眼牙轮的最大外径等于井眼直径，倒划眼牙轮的最大外径小于扩划眼牙轮的最大外径；各扩划眼牙掌的一侧分别设有扩划眼喷嘴，各扩划眼喷嘴的入口分别通过扩划眼径向孔与钻铤中心孔相贯通；各倒划眼牙掌的一侧分别设有倒划眼喷嘴，各倒划眼喷嘴的入口分别通过倒划眼径向孔与钻铤中心孔相贯通；钻铤的内腔中段设有供投球坐封的球座。该钻头切削点多，工作平稳，井下风险低。

Description

一种用于失返强钻的防埋钻头

技术领域

本实用新型涉及一种石油钻井用钻头，特别涉及一种用于失返强钻的防埋钻头，属于石油钻探工具技术领域。

背景技术

页岩气浅表层钻井施工中，常因钻遇溶洞导致井漏失返，而溶洞型堵漏基本属于世界级难题，花费极大而成功率极低，因此现场最常用、最经济的手段就是“强钻”，即使用大量清水在失返状态下强行钻进，寄希望于溶洞具一定稳定性、钻屑顺利进入溶洞而不至于卡钻，强钻穿过溶洞后下套管封隔。

但是，有些地区浅表层常存在多套放空系统，且溶洞、破碎带、横向流动性水层共存，地层破碎不稳定以及暗河河床存在的积石、横向水流等直接造成井壁坍塌或积石掉块。传统强钻工具为三牙轮钻头，存在诸多缺点如下：

1.浅表层井眼尺寸巨大，三牙轮切削齿也大，切削出的岩屑更大，较小悬浮能力的清水不足以冲刷其及时进入缝隙或溶洞，不断地重复破碎已经埋下了事故隐患。

2.因为井眼大，环空间隙也大，井壁坍塌或河床的积石在没有扭矩预警的情况下直接落在牙轮背部，操作稍不留神就会发生硬卡。发现异常后通常倒划眼处理，三牙轮光滑的背部对掉块无任何切削、破碎作用，最终退无可退只有硬拉，此时钻具再不可能转动，事故进一步恶化。

3.浅表层井段岩性以泥质灰岩为主，不均质的岩性加上三牙轮只有三个切削点，导致牙轮工作极不平稳，憋跳严重；另外，大牙轮齿形比较单一，基本不可选，强钻中牙轮损耗太大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种用于失返强钻的防埋钻头，与传统的三牙轮钻头相比，切削点更多，破碎更细、工作更平稳，可双向扩划眼破碎，可进可退，能随钻降低井下风险。

为解决以上技术问题，本实用新型的一种用于失返强钻的防埋钻头，包括领眼头，所述领眼头包括旋接在钻铤下端的三个领眼牙掌，各领眼牙掌的下端分别设有领眼牙轮，钻铤的上端母螺纹与上方钻具旋接，钻铤的中段外周设有向外伸出的牙掌固定座，牙掌固定座的下方呈环状阵列设有多个下牙掌座，各下牙掌座中分别焊接有扩划眼牙掌，各扩划眼牙掌的下端分别设有扩划眼牙轮；牙掌固定座的上方呈环状阵列设有多个上牙掌座，各上牙掌座中分别焊接有倒划眼牙掌，各倒划眼牙掌的上端分别设有倒划眼牙轮；扩划眼牙轮的最大外径等于井眼直径，倒划眼牙轮的最大外径小于扩划眼牙轮的最大外径；各扩划眼牙掌的一侧分别设有扩划眼喷嘴，各扩划眼喷嘴的入口分别通过扩划眼径向孔与钻铤中心孔相贯通；各倒划眼牙掌的一侧分别设有倒划眼喷嘴，各倒划眼喷嘴的入口分别通过倒划眼径向孔与钻铤中心孔相贯通；所述钻铤的内腔设有供投球坐封的球座，所述球座位于倒划眼径向孔与扩划眼径向孔之间。

相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：领眼牙轮外形较小，便于领眼，实现领眼钻井后扩划，提高钻速及牙轮工作稳定性，并随钻降低因地层不确定因素造成的卡钻、埋钻事故风险。扩划眼牙轮采用环形牙轮组设计，可以向下扩划眼，外径为所需的井眼尺寸，倒划眼牙轮也采用环形牙轮组设计，必要时使用顶驱向上倒划眼，实现双向扩孔划眼功能，防止埋钻事故发生，倒划眼牙轮的外径较扩划眼牙轮小，利于上行破岩。现场操作中只要不拉死，只要钻具能旋转，就可以投入芯球，芯球落在球座上实现坐封后，封闭扩划眼喷嘴及领眼喷嘴，使射流垂直向上，清洗倒划眼牙轮以及冲刷掉块，采用倒划眼方式提出钻具，降低井下钻具埋钻风险。

作为本实用新型的改进，各所述扩划眼牙掌的外壁分别镶嵌有扩划眼保径齿，各所述倒划眼牙掌的外壁分别镶嵌有倒划眼保径齿。保径齿切削因牙轮切削井壁不够充分而留下的筋肋，提高了井眼的圆整性和井径的上下一致性，减少了钻头提钻、下钻过程中遇卡的可能性，降低了钻井成本，提高了钻井质量。

作为本实用新型的进一步改进，各扩划眼牙掌的上端外侧分别设有扩划眼牙掌注油嘴，扩划眼牙掌注油嘴的内端头分别通过润滑油孔道与扩划眼牙轮的内腔相通。通过扩划眼牙掌注油嘴可以向扩划眼牙轮的内腔注入润滑油，对扩划眼牙轮的轴承进行润滑。

作为本实用新型的进一步改进，各倒划眼牙掌的下端外侧分别设有倒划眼牙掌注油嘴，倒划眼牙掌注油嘴的内端头分别通过润滑油孔道与倒划眼牙轮的内腔相通。通过倒划眼牙掌注油嘴可以向倒划眼牙轮的内腔注入润滑油，对倒划眼牙轮的轴承进行润滑。

作为本实用新型的进一步改进，所述扩划眼牙轮以钻铤轴线为中心对称设有五个。

作为本实用新型的进一步改进，所述倒划眼牙轮以钻铤轴线为中心对称设有五个。

作为本实用新型的进一步改进，所述领眼牙轮的最大回转外径为241.3mm，所述扩划眼牙轮的最大回转外径为406.4mm，所述倒划眼牙轮的最大回转外径为376mm。可以钻出最为常见的16吋的井眼，切削效率高，下钻速度快，工作更平稳，井下风险低。

附图说明

图1为本实用新型用于失返强钻的防埋钻头实施例一的主视图。

图2为图1的立体图一。

图3为图1的立体图二。

图4为图3的爆炸图。

图5为本实用新型用于失返强钻的防埋钻头实施例二的剖视图。

图中：1.钻铤；1a.钻铤中心孔；1b.倒划眼径向孔；1c.球座；1d.扩划眼径向孔；2.牙掌固定座；2a.上牙掌座；2b.下牙掌座；3a.倒划眼牙掌；3b.倒划眼牙轮；3c.倒划眼保径齿；3d.倒划眼牙掌注油嘴；4a.扩划眼牙掌；4b.扩划眼牙轮；4c.扩划眼保径齿；4d.扩划眼牙掌注油嘴；4e.扩划眼喷嘴；5a.领眼牙掌；5b.领眼牙轮；6.芯球。

具体实施方式

如图1至图5所示，本实用新型的用于失返强钻的防埋钻头包括领眼头，领眼头包括旋接在钻铤1下端的三个领眼牙掌5a，各领眼牙掌5a的下端分别设有领眼牙轮5b，钻铤1的上端母螺纹与上方钻具旋接，钻铤1的中段外周设有向外伸出的牙掌固定座2，牙掌固定座2的下方呈环状阵列设有多个下牙掌座2b，各下牙掌座2b中分别焊接有扩划眼牙掌4a，各扩划眼牙掌4a的下端分别设有扩划眼牙轮4b；牙掌固定座2的上方呈环状阵列设有多个上牙掌座2a，各上牙掌座2a中分别焊接有倒划眼牙掌3a，各倒划眼牙掌3a的上端分别设有倒划眼牙轮3b；扩划眼牙轮4b的最大外径等于井眼直径，倒划眼牙轮3b的最大外径小于扩划眼牙轮4b的最大外径。

各扩划眼牙掌4a的一侧分别设有扩划眼喷嘴4e，各扩划眼喷嘴4e的入口分别通过扩划眼径向孔1d与钻铤中心孔1a相贯通；各倒划眼牙掌3a的一侧分别设有倒划眼喷嘴，各倒划眼喷嘴的入口分别通过倒划眼径向孔1b与钻铤中心孔1a相贯通。钻铤1的内腔设有供投球坐封的球座1c，球座1c位于倒划眼径向孔1b与扩划眼径向孔1d之间。

领眼牙轮5b外形较小，便于领眼，实现领眼钻井后扩划，提高钻速及牙轮工作稳定性，并随钻降低因地层不确定因素造成的卡钻、埋钻事故风险。扩划眼牙轮4b采用环形牙轮组设计，可以向下扩划眼，外径为所需的井眼尺寸，倒划眼牙轮3b也采用环形牙轮组设计，必要时使用顶驱向上倒划眼，实现双向扩孔划眼功能，防止埋钻事故发生，倒划眼牙轮3b的外径较扩划眼牙轮4b小，利于上行破岩。现场操作中只要不拉死，只要钻具能旋转，就可以投入芯球6，芯球6落在球座1c上实现坐封后，封闭扩划眼喷嘴4e及领眼喷嘴，使射流垂直向上，清洗倒划眼牙轮3b以及冲刷掉块，采用倒划眼方式提出钻具，降低井下钻具埋钻风险。

各扩划眼牙掌4a的外壁分别镶嵌有扩划眼保径齿4c，各倒划眼牙掌3a的外壁分别镶嵌有倒划眼保径齿3c。保径齿切削因牙轮切削井壁不够充分而留下的筋肋，提高了井眼的圆整性和井径的上下一致性，减少了钻头提钻、下钻过程中遇卡的可能性，降低了钻井成本，提高了钻井质量。

各扩划眼牙掌4a的上端外侧分别设有扩划眼牙掌注油嘴4d，扩划眼牙掌注油嘴4d的内端头分别通过润滑油孔道与扩划眼牙轮4b的内腔相通。通过扩划眼牙掌注油嘴4d可以向扩划眼牙轮4b的内腔注入润滑油，对扩划眼牙轮4b的轴承进行润滑。

各倒划眼牙掌3a的下端外侧分别设有倒划眼牙掌注油嘴3d，倒划眼牙掌注油嘴3d的内端头分别通过润滑油孔道与倒划眼牙轮3b的内腔相通。通过倒划眼牙掌注油嘴3d可以向倒划眼牙轮3b的内腔注入润滑油，对倒划眼牙轮3b的轴承进行润滑。

扩划眼牙轮4b以钻铤轴线为中心对称设有五个；作为本实用新型的进一步改进，倒划眼牙轮3b以钻铤轴线为中心对称设有五个。

领眼牙轮5b的最大回转外径为241.3mm，扩划眼牙轮4b的最大回转外径为406.4mm，倒划眼牙轮3b的最大回转外径为376mm。可以钻出最为常见的16吋的井眼，切削效率高，下钻速度快，工作更平稳，井下风险低。

以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已，非因此局限本实用新型的专利保护范围。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围内。本实用新型未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。

Claims (7)

1.一种用于失返强钻的防埋钻头，包括领眼头，所述领眼头包括旋接在钻铤下端的三个领眼牙掌，各领眼牙掌的下端分别设有领眼牙轮，钻铤的上端母螺纹与上方钻具旋接，其特征在于：钻铤的中段外周设有向外伸出的牙掌固定座，牙掌固定座的下方呈环状阵列设有多个下牙掌座，各下牙掌座中分别焊接有扩划眼牙掌，各扩划眼牙掌的下端分别设有扩划眼牙轮；牙掌固定座的上方呈环状阵列设有多个上牙掌座，各上牙掌座中分别焊接有倒划眼牙掌，各倒划眼牙掌的上端分别设有倒划眼牙轮；扩划眼牙轮的最大外径等于井眼直径，倒划眼牙轮的最大外径小于扩划眼牙轮的最大外径；各扩划眼牙掌的一侧分别设有扩划眼喷嘴，各扩划眼喷嘴的入口分别通过扩划眼径向孔与钻铤中心孔相贯通；各倒划眼牙掌的一侧分别设有倒划眼喷嘴，各倒划眼喷嘴的入口分别通过倒划眼径向孔与钻铤中心孔相贯通；所述钻铤的内腔设有供投球坐封的球座，所述球座位于倒划眼径向孔与扩划眼径向孔之间。

2.根据权利要求1所述的用于失返强钻的防埋钻头，其特征在于：各所述扩划眼牙掌的外壁分别镶嵌有扩划眼保径齿，各所述倒划眼牙掌的外壁分别镶嵌有倒划眼保径齿。

3.根据权利要求1所述的用于失返强钻的防埋钻头，其特征在于：各扩划眼牙掌的上端外侧分别设有扩划眼牙掌注油嘴，扩划眼牙掌注油嘴的内端头分别通过润滑油孔道与扩划眼牙轮的内腔相通。

4.根据权利要求1所述的用于失返强钻的防埋钻头，其特征在于：各倒划眼牙掌的下端外侧分别设有倒划眼牙掌注油嘴，倒划眼牙掌注油嘴的内端头分别通过润滑油孔道与倒划眼牙轮的内腔相通。

5.根据权利要求1所述的用于失返强钻的防埋钻头，其特征在于：所述扩划眼牙轮以钻铤轴线为中心对称设有五个。

6.根据权利要求1所述的用于失返强钻的防埋钻头，其特征在于：所述倒划眼牙轮以钻铤轴线为中心对称设有五个。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于失返强钻的防埋钻头，其特征在于：所述领眼牙轮的最大回转外径为241.3mm，所述扩划眼牙轮的最大回转外径为406.4mm，所述倒划眼牙轮的最大回转外径为376mm。

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