带排屑槽倒装水眼的pdc钻头的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石油天然气、地质勘探用钻探技术，尤其与一种带排肩槽倒装水眼的PDC钻头的结构有关。
【背景技术】
[0002]目前，石油、地质等领域使用的全面钻进PDC钻头按材料分为两种:钢体钻头和胎体钻头。胎体钻头经由合金粉料烧结而成，钢体钻头以加工中心加工成型。两种钻头在井底钻进时都依靠高压泥浆将岩肩带离井底，而泥浆的两个性能对钻井效率至关重要。
[0003]第一、井底排肩的流畅性对钻井速度影响较大。常规钻头设计中都利用设计软件对水眼角度进行优化设计以确定最终位置，如图1所示。钻头工作时通常利用水眼喷射出的泥浆冲蚀岩肩使其翻腾并利用泥浆粘性对岩肩进行吸附并带离井底。实际钻井过程中遇到的问题却是:岩肩循环不彻底并在井底堆积而影响机械速度。
[0004]第二、栗压过高将危害设备安全运转。钻头制造完成后主水眼最大尺寸是固定的，且钻机有其所能承受的最大栗压，但井底情况复杂，任何的意外都将导致栗压升高危害设备安全。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型提供一种带排肩槽倒装水眼的PDC钻头，解决上述现有技术的不足，增加倒装水眼，达到增加排肩及降低栗压的作用。
[0006]为了实现本实用新型的目的，拟采用以下技术:
[0007]带排肩槽倒装水眼的PDC钻头，包括PDC齿、钻头本体和接头，钻头本体安装在接头上，钻头本体由若干个刀翼和规径，PDC齿钎焊在刀翼顶部，两个相邻刀翼之间形成排肩槽，钻头本体内设有与中心水道连通的常规水眼，其特征在于，在中心水道底部设有朝向泥浆上升方向的倒装水眼。
[0008]进一步的，所述倒装水眼与中心水道连通。倒装水眼位于相邻两个刀翼之间的排肩槽上，倒装水眼的出口位于规径周围。每两个相邻刀翼之间的排肩槽上的倒装水眼为I?2个。
[0009]进一步的，所述倒装水眼与中心水道交点到刀翼冠形中心点的距离d大于中心水道底部与刀翼冠形中心点的距离C，以保证倒装水眼完全在中心水道内，降低泥浆在中心水道出现涡流的概率。
[0010]进一步的，所述倒装水眼与中心水道的夹角a为5?45°，以提高钻头辅助排肩的能力，同时适应不同尺寸的钻头和实际需求。
[0011]进一步的，所述倒装水眼的直径b为Φ5_?φ 15_，根据钻头尺寸和实际加工需求确定。
[0012]上述技术方案的有益效果在于:
[0013]1、增加的排肩槽倒装水眼能更好促进排肩:由于钻头是井底钻具组合中直径最大的部件且刀翼占据了一定的排肩空间，因此排肩不流畅最可能发生在钻头位置，所以提高钻头附近岩肩的流动性是提高钻井效率的一个方面。地层被破碎后岩肩随泥浆翻转并通过钻头排肩槽流出，如机速较快或岩肩粘性较高使得岩肩可能在钻头刀翼处堆积从而流动不畅。本方案在钻头每个排肩槽上增加倒装水眼，方向朝向岩肩排出方向，钻头规径周围的排肩槽倒装水眼可加强规径位置的排肩效果，降低岩肩堆积的可能性，提高流动性能；
[0014]2、井队设备有所能承受的最大栗压，长时间在极限栗压状态下工作，会增加发动机，水龙带等设备发生损坏的机率。钻头在出厂之际已预装一定尺寸的水眼，但由于实际钻井地层、泥浆、井深、钻具组合的影响可能会使栗压升高，钻头需要有能在高栗压情况下自动泄压的功能。本方案设计的倒装水眼能在低栗压下不会过多参与工作，当栗压较大时自动引导泥浆通过钻头中心水道附近的倒装水眼进行泄压，达到排肩与泄压的效果。本方案设计的钻头能在满足正常钻进的压降范围内适当增加流道面积以降低可能出现的高栗压风险。
【附图说明】
[0015]图1示出了普通钻头的结构示意图。
[0016]图2示出了本实用新型的结构示意图一。
[0017]图3示出了本实用新型的结构示意图二。
[0018]图4示出了本实用新型的结构示意图三。
[0019]其中，I为PDC齿，2为钻头本体，3为接头，21为刀翼，22为规径，4为排肩槽，5为中心水道，51为常规水眼，52为倒装水眼。
【具体实施方式】
[0020]如图2?4所示，带排肩槽倒装水眼的PDC钻头，包括PDC齿1、钻头本体2和接头3，钻头本体2安装在接头3上，钻头本体2由若干个刀翼21和规径22，PDC齿I钎焊在刀翼21顶部，两个相邻刀翼21之间形成排肩槽4，钻头本体2内设有与中心水道5连通的常规水眼51，在中心水道5底部设有朝向泥浆上升方向的倒装水眼52。
[0021]具体的，所述倒装水眼52与中心水道5连通。倒装水眼52位于相邻两个刀翼21之间的排肩槽4上，倒装水眼52的出口位于规径22周围。每两个相邻刀翼21之间的排肩槽4上的倒装水眼52为I?2个。
[0022]具体的，所述倒装水眼52与中心水道5交点到刀翼21冠形中心点的距离d大于中心水道5底部与刀翼21冠形中心点的距离C，以保证倒装水眼52完全在中心水道5内，降低泥浆在中心水道5出现涡流的概率。
[0023]作为优选实施，所述倒装水眼52与中心水道5的夹角a为5?45°，以提高钻头辅助排肩的能力，同时适应不同尺寸的钻头和实际需求。
[0024]作为优选实施，所述倒装水眼52的直径b为Φ 5mm?Φ 15mm,根据钻头尺寸和实际加工需求确定。
[0025]地层被破碎后，岩肩是随泥浆翻转并通过钻头排肩槽4流出，如机速较快或岩肩粘性较高使得岩肩可能在钻头刀翼21处堆积从而流动不畅。本方案在钻头每个排肩槽4上增加倒装水眼52，方向朝向岩肩排出方向。钻头规径22周围的排肩槽4倒装水眼52可加强规径22位置的排肩效果，降低岩肩堆积的可能性，提高流动性能同时，本方案设计的倒装水眼52能在低栗压下不会过多参与工作，当栗压较大时自动引导泥浆通过钻头中心水道5附近的倒装水眼52进行泄压，达到排肩与泄压的效果。本方案设计的钻头能在满足正常钻进的压降范围内适当增加流道面积以降低可能出现的高栗压风险。
【主权项】
1.带排肩槽倒装水眼的roc钻头，包括PDC齿(I)、钻头本体⑵和接头(3)，钻头本体(2)安装在接头(3)上，钻头本体⑵由若干个刀翼(21)和规径(22)，PDC齿⑴钎焊在刀翼(21)顶部，两个相邻刀翼(21)之间形成排肩槽(4)，钻头本体(2)内设有与中心水道(5)连通的常规水眼(51)，其特征在于，在中心水道(5)底部设有朝向泥浆上升方向的倒装水眼(52) ο2.根据权利要求1所述的带排肩槽倒装水眼的PDC钻头，其特征在于，所述倒装水眼(52)与中心水道(5)连通。3.根据权利要求1所述的带排肩槽倒装水眼的PDC钻头，其特征在于，所述倒装水眼(52)位于相邻两个刀翼(21)之间的排肩槽(4)上。4.根据权利要求1所述的带排肩槽倒装水眼的PDC钻头，其特征在于，所述每两个相邻刀翼(21)之间的排肩槽(4)上的倒装水眼(52)为I?2个。5.根据权利要求1所述的带排肩槽倒装水眼的PDC钻头，其特征在于，所述倒装水眼(52)与中心水道(5)交点到刀翼(21)冠形中心点的距离d大于中心水道(5)底部与刀翼(21)冠形中心点的距离C。6.根据权利要求1所述的带排肩槽倒装水眼的PDC钻头，其特征在于，所述倒装水眼(52)与中心水道(5)的夹角a为5?45°。7.根据权利要求1所述的带排肩槽倒装水眼的PDC钻头，其特征在于，所述倒装水眼(52)的直径b为Φ 5_?Φ 15mm。
【专利摘要】带排屑槽倒装水眼的PDC钻头，包括PDC齿、钻头本体和接头，钻头本体安装在接头上，钻头本体由若干个刀翼和规径，PDC齿钎焊在刀翼顶部，两个相邻刀翼之间形成排屑槽，钻头本体内设有与中心水道连通的常规水眼，在中心水道底部设有朝向泥浆上升方向的倒装水眼。倒装水眼与中心水道连通。每两个相邻刀翼之间的排屑槽上的倒装水眼为1～2个。倒装水眼与中心水道交点到刀翼冠形中心点的距离d大于中心水道底部与刀翼冠形中心点的距离c。倒装水眼与中心水道的夹角a为5～45°，倒装水眼的直径b为Φ5mm～Φ15mm。通过本方案的设计，可达到增加排屑及降低泵压的作用。
【IPC分类】E21B10/60, E21B10/54
【公开号】CN204920810
【申请号】CN201520642380
【发明人】任冲, 彭静涛
【申请人】四川川石金刚石钻头有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年8月24日