CN2402792Y - 一种小井眼钻井pdc钻头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于石油天然气小井眼钻井常规PDC钻头的结构改进。采用圆弧一抛物线型冠部、低密度布齿、大排屑槽、钻头端面上同一直径处镶状多颗PDC切削齿以及全部PDC切削齿都分布在螺旋状刀翼上等项技术措施,增强了钻头的工作稳定性,减小了钻头发生横向振动及扭转振动的几率,提高了钻头的破岩效率,从而延长了本实用新型的使用寿命,提高了本实用新型的机械钻速。
Description
本实用新型属于石油天然气小井眼钻井常规PDC钻头的结构改进。
在石油天然气小井眼钻井行业，一直存在钻头机械钻速慢、寿命短等问题。其主要原因是使用的常规PDC钻头存在结构缺陷，如采用单一的圆弧型冠部或单一的抛物线型冠部、布齿密度偏大、排屑槽偏小、钻头端面上同一直径处只镶装一颗PDC切削齿及PDC切削齿布置在直线状刀翼上。这种结构不能够使钻头在井底稳定地工作，破岩效率也低，因而在小井眼钻井中常规PDC钻头的寿命短、机械钻速慢。
本实用新型针对上述缺陷进行了改进。采用圆弧—抛物线型冠部，布齿密度比常规PDC钻头小，排屑槽的总横截面积比常规PDC钻头大，钻头端面上同一直径处镶装多颗PDC切削齿，全部PDC切削齿都分布在螺旋状刀翼上。这些措施提高了钻头的稳定性，减小了钻头发生横向振动及扭转振动的几率，增加了PDC切削齿切入地层的深度，提高了排屑效率。本实用新型的目的是提供具有机械钻速快且寿命长的特点的应用于石油天然气工业的一种小井眼钻井PDC钻头。
一种小井眼钻井PDC钻头主要由钻头体、刀翼、PDC切削齿、喷嘴和排屑槽组成。冠部采用圆弧—抛物线型，布齿密度为常规PDC钻头的70％～80％，排屑槽的总横截面积比常规PDC钻头大20％～50％，钻头端面上同一直径处镶装2～5颗PDC切削齿，且全部PDC切削齿都分布在螺旋状刀翼上。
因为本实用新型采用圆弧—抛物线型冠部、比常规PDC钻头小的布齿密度、比常规PDC钻头大的排屑槽总横截面积、钻头端面上同一直径处镶装多颗PDC切削齿，全部PDC切削齿都分布在螺旋状刀翼上这些措施，所以提高了钻进稳定性及破岩效率，从而提高了本实用新型的机械钻速和使用寿命。初步研究证明，本实用新型的机械钻速和使用寿命分别比常规PDC钻头提高了1.2倍和2倍。因此，用本实用新型进行石油天然气小井眼钻井可节省大量钻井费用，取得良好的经济效益。
说明书附图：
图1.一种小井眼钻井PDC钻头端面结构示意图
图2.一种小井眼钻井PDC钻头冠部形状示意图
附图说明：
1.钻头体 2.刀翼 3.PDC切削齿 4.喷嘴 5.排屑槽
6.圆弧 7.抛物线
现结合说明书附图对本实用新型作进一步的描述：
在钻井过程中，首先把本实用新型与其它井下工具连接起来，一同下入井底，然后开泵循环钻井液并加压旋转钻进。本实用新型采用的圆弧[6]—抛物线[7]型冠部可使切削力分布均匀，所以其稳定性好于单一的圆弧型及单一的抛物线型。本实用新型的布齿密度仅为常规PDC钻头的70％～80％，所以在较小的钻压下PDC切削齿[3]就能切入较深地层，这样不但提高了每转进尺，而且还避免了由于钻压过大而引发的钻头扭转振动。本实用新型的排屑槽[5]总横截面积大于常规PDC钻头20％～50％，因而可降低排屑阻力，防止岩屑重复破碎，从而提高破岩效率。本实用新型的端面上同一直径处镶装2～5颗PDC切削齿[3]，形成多个PDC切削齿[3]同心圆环，而各同心圆环之间PDC切削齿[3]的重叠系数很小，因此在使用本实用新型钻进过程中会产生不平滑的井底，使相邻PDC切削齿[3]同心圆环之间形成岩石凸起环。当由于某种原因引起本实用新型偏心旋转时，PDC切削齿[3]就撞击邻近的岩石凸起环，这一作用产生一个与偏心方向相反的稳定力，阻止了本实用新型横向振动的发生。本实用新型的全部PDC切削齿[3]都分布在螺旋状刀翼[2]上，使本实用新型在垂直于井壁的方向上呈现出的力小于直刀翼的情况，减小了本实用新型与井壁间的接触应力，从而减小了本实用新型偏离其几何中心而围绕保径上某点旋转的可能性。通过上述技术措施，本实用新型的钻进稳定性增加了，破岩效率提高了。从而最终提高了本实用新型的机械钻速，延长了本实用新型的使用寿命。
Claims (4)
1.一种小井眼钻井PDC钻头，主要由钻头体[1]、刀翼[2]、PDC切削齿[3]、喷觜[4]和排屑槽[5]组成，其特征是采用圆弧[6]—抛物线[7]型冠部。
2.根据权利要求1所述的小井眼钻井PDC钻头，其特征是布齿密度为常规PDC钻头的70％～80％。
3.根据权利要求1所述的小井眼钻井PDC钻头，其特征是排屑槽[5]的总横截面积比常规PDC钻头大20％～50％。
4.根据权利要求1所述的小井眼钻井PDC钻头，其特征是在钻头端面上同一直径处镶装2～5颗PDC切削齿[3]，且全部PDC切削齿[3]都分布在螺旋状刀翼[5]上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 99244010 CN2402792Y (zh) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | 一种小井眼钻井pdc钻头 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN 99244010 CN2402792Y (zh) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | 一种小井眼钻井pdc钻头 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN2402792Y true CN2402792Y (zh) | 2000-10-25 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN 99244010 Expired - Fee Related CN2402792Y (zh) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | 一种小井眼钻井pdc钻头 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| CN (1) | CN2402792Y (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101525980A (zh) * | 2008-03-04 | 2009-09-09 | 中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院 | 力平衡pdc钻头 |
| CN109779532A (zh) * | 2012-05-30 | 2019-05-21 | 哈里伯顿能源服务公司 | 旋转钻头和设计用于定向和水平钻探的旋转钻头的方法 |
| CN111395960A (zh) * | 2020-04-30 | 2020-07-10 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种降低旋转导向井下振动的方法 |
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1999
- 1999-09-01 CN CN 99244010 patent/CN2402792Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101525980A (zh) * | 2008-03-04 | 2009-09-09 | 中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院 | 力平衡pdc钻头 |
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