专利名称：一种适用于小井眼定向井的pdc钻头的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油钻探技术领域，特别涉及一种钻井用的PDC 钻头。
背景技术：
小井眼钻井技术能够降低油田开发成本的钻井技术，在国内外得到 了广泛的应用。目前，长庆与国内大部分油田小井眼钻井采用牙轮钻 头定向。但是牙轮钻头适合"高钻压-低转速"的钻进模式，随着井深 的增加，小井眼井井深达到了 2300米以上，小井眼钻具本身柔性大， 这种钻进模式会使钻具反扭增大，工具面不稳定，定向困难。而PDC 钻头适合于"低钻压-高转速"的钻进模式，这点特别适合小井眼定向 钻井，在较小的钻压下定向钻进，就能获得比牙轮钻头更高的机械钻 速，同时扭矩小、钻井井下工具面更加稳定。由于小井眼PDC钻头本 身的结构原因，使用PDC钻头进行定向钻进时，钻进速度还是较慢，
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种适用于小井眼定向井的PDC钻头， 提高定向井施工效率，定向钻进工具面稳定、扭矩小，复合钻进稳斜 效果好并能适应软硬交错地层钻进。
本实用新型采用的技术方案是适用于小井眼定向井的PDC钻头， 包括钻头体、刀翼、主切削齿、辅助切削齿和水眼。钻头体为圆柱体 形，钻头体上端有钻杆螺纹，能连接钻杆或钻铤。在钻头体的下端有 刀翼，刀翼在钻头体的下端呈放射状分布，主切削齿和辅助切削齿固定在刀翼上，其特征是主切削齿和辅助切削齿的后倾角为10 30° 之间。主切削齿或辅助切削齿的顶点连线与被切削底平面的夹角为
10 20°之间，形成短外锥-浅内锥结构。在刀翼的外壁上镶嵌有保径 条，提高了保径作用。保径条的作用与保径齿的作用相同。即在钻井 时，多个放射状的刀翼组成的外径不会縮小。
本实用新型的有益效果本实用新型的PDC钻头在穿越硬夹层时，
辅助切削齿分担主切削齿的部分冲击力，中等密度布齿，使钻头的每 个切削齿受力均匀，提高单颗齿的寿命。在施加正常范围的钻压情况 下，主切削齿能够很容易地吃入地层，因此可以获得高的机械钻速。 为了适应定向井钻井要求，设计的浅内锥、双圆弧冠部形状，扭矩较 小，钻头稳定性强，同时配合螺旋光滑的保径条，既保证了钻头体外 径縮小，又减少了摩擦，提高了钻头的定向能力。
本实用新型适用于小井眼定向井的PDC钻头，具有定向过程中钻具 反扭矩小，配合"单弯双扶钻具"钻进稳斜效果好。在穿越软硬夹层 时，能适应从1-9级的软硬地层，显著地降低了钻头的磨损，提高了 钻头寿命与机械钻速。平均钻井周期降低了 20%，平均机械钻速提高了 15%。
短外锥-浅内锥结构在同样钻压下井壁附近的应力与冠顶应力的比 值比长外锥-深内锥的比值大，短外锥-浅内锥的侧向切削能力与轴向 切削能力的比值大，导向能力强，能够使用于C172mm井眼定向钻井。
图1是本实用新型适用于小井眼定向井的PDC钻头结构主视图。 图中l.钻头体，2.主切削齿，3.辅助切削齿，4.刀翼，5.水眼。
具体实施方式
实施例l:以一个直径为172mm的适用于小井眼定向井的PDC钻头 为例，对本实用新型作进一步详细说明。
参照图1。适用于小井眼定向井的PDC钻头，钻头体1为圆柱体形， 钻头体1上端有钻杆螺纹，能连接钻杆或钻铤。在钻头体1的下端有 六个刀翼4及三个喷嘴5。六个刀翼4在钻头体1的下端面上呈放射状 分布，其中有三个长刀翼和三个短刀翼，三个长刀翼与三个短刀翼间 隔排列。每个刀翼4上焊接固定有主切削齿2和辅助切削齿3，主切削 齿2的直径为16mm，厚度为13mm。辅助切削齿3的直径为13mm，厚度 为8mm。主切削齿2和辅助切削齿3中等密度布齿。主切削齿2和辅助 切削齿3的后倾角为14° 。主切削齿2或辅助切削齿3的顶点连线与 被切削底平面的夹角为16° ，形成短外锥-浅内锥结构。在每个刀翼4 的外壁上采用铜焊方法镶嵌有个三列保径条。
适用于小井眼定向井的PDC钻头的内锥高度18.2 20.2mm，冠部 高度20.2 22.2mm，为较好的选择，形成浅内锥、双圆弧冠部形状。 本实施例的内锥高度为19.2mm，冠部高度21腿。
权利要求1、一种适用于小井眼定向井的PDC钻头，包括钻头体(1)、刀翼(4)、主切削齿(2)、辅助切削齿(3)和水眼(5)，钻头体(1)为圆柱体形，钻头体(1)上端有钻杆螺纹，在钻头体(1)的下端有刀翼(4)，刀翼(4)在钻头体(1)的下端呈放射状分布，主切削齿(2)和辅助切削齿(3)固定在刀翼(2)上，其特征在于主切削齿(2)和辅助切削齿(3)的后倾角为10～30°之间，主切削齿(2)或辅助切削齿(3)的顶点连线与被切削底平面的夹角为10～20°之间。
2、 如权利要求1所述的适用于小井眼定向井的PDC钻头，其特征 是在刀翼(4)的外壁上镶嵌有保径条。
专利摘要适用于小井眼定向井的PDC钻头，应用于石油钻探技术领域。包括钻头体、刀翼、主切削齿、辅助切削齿和水眼，钻头体为圆柱体形，钻头体上端有钻杆螺纹，在钻头体的下端有刀翼，刀翼在钻头体的下端呈放射状分布，主切削齿和辅助切削齿固定在刀翼上。特征是主切削齿和辅助切削齿的后倾角为10～30°之间，主切削齿或辅助切削齿的顶点连线与被切削底平面的夹角为10～20°之间，在刀翼的外壁上镶嵌有保径条。效果是在定向过程中钻具反扭矩小，配合“单弯双扶钻具”钻进稳斜效果好。显著地降低了钻头的磨损，提高了钻头寿命与机械钻速。平均钻井周期降低了20％，平均机械钻速提高了15％。
文档编号E21B10/46GK201412068SQ200920108759
公开日2010年2月24日 申请日期2009年6月12日 优先权日2009年6月12日
发明者吴学升, 周广陈, 张燕娜, 李宪文, 欧阳勇, 王勇茗, 白明娜, 高云文, 黄占盈 申请人:中国石油天然气股份有限公司