适用于塑性泥岩快速钻进的钻头结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种适用于塑性泥岩快速钻进的钻头结构，要解决的技术问题是提高机械钻速。本实用新型的结构，包括其轴线上设有流道的钻头机体，在钻头机体的前端分别设有切削齿和水眼，水眼向外倾斜设置在钻头机体的前端，水眼与流道连通，水眼的轴线与切削齿的末端面设置在同一条直线上。本实用新型与现有技术相比，在钻头机体的前端设置向外倾斜的水眼，水眼的轴线与切削齿的末端面设置在同一条直线上，使泥浆由原先的平行于刀翼方向向下冲击井底改变为倾斜喷向切削齿末端面，在钻头旋转速度的带动下，水力可以快速喷射将被破坏的塑性泥岩底层，降低钻头作用面局部压力，有利于切削进入底层，对切削齿进行快速冷却，延长钻头使用寿命。
【专利说明】适用于塑性泥岩快速钻进的钻头结构
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种油气田钻井技术，特别是一种适用于塑性泥岩的钻头结构。
【背景技术】
[0002] 目前，为了开采地下的油气资源，需要利用钻具钻穿地下地层；这些钻具从地面到 地下一般依次包括井架、钻柱和钻头。其中钻头对地层进行切削从而钻进井眼。但有些地层 呈塑性特征，地层不容易被切削，切削齿很难吃入地层；特别是钻井液密度较高的情况下， 井底岩石受钻井液液柱压力的影响，会产生一个"压持效应"，压持效应的结果带来了在井 底的岩屑产生过多的重复破碎和切削。这些被重复切削后变成细粒岩屑、细粉和井底的滤 饼粘混在一起形成井底覆盖层，在泥岩中钻井甚至形成粘性很大的塑性团块，它和井底覆 盖层构成了钻头牙轮和牙齿与井底岩石之间的"垫层"。"压持效应"越大，井底垫层的厚度 和压实程度就越大，从而影响了钻速，加快了钻头的磨损。对于低渗透性地层和非渗透性地 层，钻井液不能及时进入裂纹，使裂纹内压力极低，此时压差近似为井底压力，"压持效应" 更加明显，机械钻速会更慢，钻头磨损会更加严重。
[0003] 当泥岩段长时间钻进，造成返出口钻井液温度上升，对防喷器及钻井液循环系统 的抗温能力形成巨大压力，同时高温还会造成钻井液材料加速老化；低机械钻速造成岩屑 的反复切削，造成钻井液土含量不断增加，加上钻井液材料老化，钻井液流变性逐渐恶化； 随着钻井液流变性恶化，环空压耗增加，井漏风险加大等一系列难题将随之而来。
【发明内容】
[0004] 本实用新型的目的是提供一种适用于塑性泥岩快速钻进的钻头结构，要解决的技 术问题是提高机械钻速，延长使用寿命。
[0005] 本实用新型采用以下技术方案：一种适用于塑性泥岩快速钻进的钻头结构，包括 其轴线上设有流道的钻头机体，在钻头机体的前端分别设有切削齿和水眼，所述水眼向外 倾斜设置在钻头机体的前端，水眼与流道连通，所述水眼的轴线与切削齿的末端面设置在 同一条直线上。
[0006] 本实用新型的水眼设有7个，所述水眼分布在钻头机体的刀翼之间、钻头机体的 前端上，水眼的轴线分别与相邻的切削齿的末端面设置在同一条直线上，每个水眼的后端 与流道靠近底部的流道壁连通。
[0007] 本实用新型的流道的流道壁上设有耐冲蚀层。
[0008] 本实用新型的耐冲蚀层分别设置在流道的底部以及流道与水眼相接的一周的流 道壁上。
[0009] 本实用新型的耐冲蚀层的厚度为2. 2mm。
[0010] 本实用新型的耐冲蚀层敷焊在流道的底部以及流道与水眼相接的一周的流道壁 上。
[0011] 本实用新型与现有技术相比，在钻头机体的前端设置向外倾斜的水眼，并使水眼 的轴线与切削齿的末端面设置在同一条直线上，使泥浆由原先的平行于刀翼方向向下冲击 井底改变为倾斜喷向切削齿末端面，在钻头旋转速度的带动下，水力可以快速喷射将被破 坏的塑性泥岩底层，降低钻头作用面局部压力，有利于切削进入底层，促进岩石的破坏，还 有利对切削齿进行快速冷却，延长钻头使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0012] 图1是本实用新型的内部结构示意图。
[0013] 图2是本实用新型水眼的位置结构示意图。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
[0015] 如图1所示，本实用新型的适用于塑性泥岩快速钻进的钻头结构，包括钻头机体 1，钻头机体1的轴线方向上设有流道5,在钻头机体1的刀翼上分别设有切削齿3,在钻头 机体1的前端分别设有水眼2,水眼2向外倾斜设置在钻头机体1的前端，水眼2为漏斗状 结构，水眼2的后端与流道5靠近底部的流道壁连通，所述水眼2的轴线与切削齿3的末端 面6设置在同一条直线上，在流道5的底部以及流道5与水眼2相接的一周流道壁上设有 厚度为2. 2_的耐冲蚀层4,该耐冲蚀层4敷焊在流道5的底部以及流道5与水眼2相接的 一周的流道壁上。
[0016] 所述耐冲蚀层4采用重量百分比为70 %的碳化钨和30 %的镍材料制成而成，敷焊 方法可以为氧乙炔、激光熔覆或者是等离子弧焊相结合的方法将耐冲蚀成4敷焊在流道5 的底部以及流道5与水眼2相接的一周的流道壁上。
[0017] 如图2所示，水眼2设置有7个，均是以钻头机体1的轴线为中心，向外倾斜设置， 水眼2分布在钻头机体1的刀翼之间、钻头机体1的前端上，水眼2与切削齿3的末端面6 相邻并且水眼2的轴线分别与相邻的切削齿3的末端面6设置在同一条直线上，每个水眼 2的后端与流道5靠近底部的流道壁连通。
[0018] 本实用新型具体操作方法如下：
[0019] 一、将该钻头连接在钻柱的最下端，并下入井内；
[0020] 二、钻遇新地层时，根据相应的喷嘴大小调整水力；
[0021] 三、按常规作业程序进行钻进作业。
[0022] 本实用新型具有（1)结构简单，投资成本低；（2)泥浆由原先的平行于刀翼方向向 下冲击井底，改变成倾斜喷向切削齿的末端面，在钻头旋转速度的带动下，水力可以快速喷 射将被破坏的塑性泥岩地层，降低钻头作用面局部压力，有利于切削齿吃入地层，促进岩 石的破坏；（3)钻头的切削齿在破坏井底岩石时，由于需要很大的切削力，在切削过程中， 正在破坏井底岩石的切削齿会产生高温，高温会加快钻头的破坏，水眼流向可以快速冷却 正在做功的切削齿，有利于提高钻头寿命。（4)在流道壁以及水眼上设置耐冲蚀层使钻头内 部流道的耐冲蚀性增加
[0023] 本实用新型操作方便，可在油气田广泛应用。
【权利要求】
1. 一种适用于塑性泥岩快速钻进的钻头结构，包括其轴线上设有流道（5)的钻头机体 (1)，在钻头机体（1)的前端分别设有切削齿（3)和水眼（2)，其特征在于：所述水眼（2)向 外倾斜设置在钻头机体（1)的前端，水眼（2)与流道（5)连通，所述水眼（2)的轴线与切削 齿（3)的末端面（6)设置在同一条直线上。
2. 根据权利要求1所述的适用于塑性泥岩快速钻进的钻头结构，其特征在于：所述水 眼⑵设有7个，所述水眼⑵分布在钻头机体⑴的刀翼之间、钻头机体⑴的前端上， 水眼⑵的轴线分别与相邻的切削齿⑶的末端面（6)设置在同一条直线上，每个水眼（2) 的后端与流道（5)靠近底部的流道壁连通。
3. 根据权利要求1或2所述的适用于塑性泥岩快速钻进的钻头结构，其特征在于：所 述流道（5)的流道壁上设有耐冲蚀层（4)。
4. 根据权利要求3所述的适用于塑性泥岩快速钻进的钻头结构，其特征在于：所述耐 冲蚀层（4)分别设置在流道（5)的底部以及流道（5)与水眼（2)相接的一周的流道壁上。
5. 根据权利要求4所述的适用于塑性泥岩快速钻进的钻头结构，其特征在于：所述耐 冲蚀层（4)的厚度为2. 2mm。
6. 根据权利要求5所述的适用于塑性泥岩快速钻进的钻头结构，其特征在于：所述耐 冲蚀层（4)敷焊在流道（5)的底部以及流道（5)与水眼（2)相接的一周的流道壁上。
【文档编号】E21B10/60GK203867474SQ201320881240
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2013年12月30日 优先权日:2013年12月30日
【发明者】邵诗军, 徐一龙, 张超, 余意, 吴江, 黄凯文, 罗鸣, 李磊, 李炎军, 熊永卫, 黄亮, 曹峰, 曾春珉 申请人:中国海洋石油总公司, 中海石油(中国)有限公司湛江分公司