钻头的制作方法

本发明涉及煤田地质钻孔套管错断扶正技术领域，尤其涉及一种钻头。

背景技术：

煤田地质勘探是煤田开发生产的一项重要任务，在遇到厚度在300米至500米的较厚新地层时，使用传统的泥浆无法克服粘土层膨胀的情况下，均采用下套管的办法保证钻孔通畅实现高效生产。当钻孔下套管后，由于在腐蚀性煤、气和水介质和地层的蠕动和地应力变化的长期作用下会使套管发生错断，并且钻杆在钻孔内长期旋转敲打摩擦套管也会引起套管磨损错断。在套管错断将导致钻具无法继续下至孔底进行正常钻进生产。

目前，套管错断主要分为坍塌性错断和非坍塌性错断，对于这两种套管错断情况。传统的解决方法是，钻孔完全被错断后的套管堵塞，采用磨削套管或者错断的套管以下的封孔，而后重新开孔，在新孔中继续作业。

但是，针对两种套管错断均采用磨削或封孔后重新开孔的方法，并不经济。针对坍塌性错断情况较为严重，无法补救时，采用上述方法可行，但是针对非坍塌性错断，采用上述方法将造成生产材料及钻孔进尺的无效浪费，不符合经济高效节本的生产进尺。

技术实现要素：

基于上述技术问题，本发明提供一种钻头，可以用于扶正不同内径尺寸的错断的套管，多段套管重复且连续使用，提高错断的套管的扶正效果，节约钻孔进尺，实现高效节本的生产进尺。

本发明提供一种钻头，用于扶正错断的套管，包括钻头本体，钻头本体沿钻进轴线方向依次包括钻尖部和钻尾部，钻尾部用于与钻杆连接。

钻尖部为回转体，且钻尖部的直径由钻尖部的尖端至钻尖部中段依次增大，钻尖部的最大直径与套管内径相吻合。

在上述的钻头中，优选的是，钻头本体内部沿钻进轴向开设有贯穿钻头本体的出水通道。

在上述的钻头中，优选的是，钻尖部的外壁上还设有多个间隔分布的片状钻牙。

在上述的钻头中，优选的是，钻牙所在的平面与钻头本体的轴线平行。

在上述的钻头中，优选的是，钻牙以钻头本体中心线为轴螺旋设置，钻牙的旋向与钻头转动方向相同。

在上述的钻头中，优选的是，钻尾部与钻杆通过螺纹连接。

在上述的钻头中，优选的是，钻尾部的直径由钻尾部的尾端至钻尾部中段依次增大，钻尾部的最大直径与套管内径相吻合。

在上述的钻头中，优选的是，钻尖部的尖端至钻尖部中段、钻尾部的尾端至钻尾部中段均通过弧线过渡。

在上述的钻头中，优选的是，钻头本体的内部开设有中空腔体，中空腔体为梭形的回转体，中空腔体的两端分别位于钻尖部和钻尾部，中空腔体的直径由两端向中段依次增大，中空腔体与出水通道连通或者不连通。

在上述的钻头中，优选的是，钻牙为碳化钨基体-氮化铝铬涂层的钻牙。

本发明提供一种钻头，可以根据不同套管的内径，设计生产不同直径的钻头以使其可用于扶正不同内径尺寸的错断的套管；通过钻头钻入错断的套管内部，利用钻头的钻尖部和钻尾部配合，提高错断的套管的扶正效果，满足多段套管重复且连续使用；避免使用现有技术中磨削错断的套管后重新开孔的技术手段，节约钻井的钻孔进尺，实现高效节本的生产进尺。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的钻头的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的开设有中空腔体的钻头的结构示意图。

附图标记说明：

10-钻头本体；

11-钻尖部；

12-钻尾部；

20-出水通道；

30-钻牙；

40-中空腔体。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明实施例提供的钻头的结构示意图，图2是本发明实施例提供的开设有中空腔体的钻头的结构示意图。

如图1和图2所示，本发明的实施例提供一种钻头，用于扶正错断的套管，包括钻头本体10，钻头本体10沿钻进轴线方向依次包括钻尖部11和钻尾部12，钻尾部12用于与钻杆连接。

钻尖部11为回转体，且钻尖部11的直径由钻尖部11的尖端至钻尖部11中段依次增大，钻尖部11的最大直径与套管内径相吻合。

需要说明的是，本发明实施例提供的钻头，用于扶正错断的套管。当套管发生小幅度错断时，停止钻进作业，取出位于套管内部的钻进钻杆。将本发明实施例提供的钻头安装在钻杆上后，下至套管错断位置，首先由钻尖部11接触套管，由于钻尖部11的端部直径较小，可便于其卡入套管内壁，从而保证整个钻头本体10进入套管内部。随着钻杆带动钻头旋转钻进，钻尖部11的中段逐渐接触套管内壁，钻尖部11的直径不断增加，直至最大直径处与套管内壁接触。由于钻尖部11的最大直径与套管的内径相吻合，因此钻尖部11可完全卡合在套管内部，支撑起错断、弯曲或变形的套管，使其恢复原形或原位，从而达到扶正错断套管的目的。

此外，在本实施例中，钻尖部11为回转体，其回转围绕的轴线即为钻头本体10的中心线，该中心线与钻杆中心线重合，钻杆可带动钻头以中心线为轴转动。

具体的，钻头本体10内部沿钻进轴向开设有贯穿钻头本体10的出水通道20。

需要说明的是，在本发明实施例提供的钻头本体10内部开设有出水通道20，该出水通道20沿钻进轴向贯穿整个钻头本体10设置。该出水通道20与供水管道连通，用于向钻尖部11供水，由于钻进过程中会产生大量的废屑以及摩擦产生热量，废屑较多会引起套管堵塞，影响出油或出气；热量较高，如不及时降温会损坏套管内壁。因此，利用向钻尖部11通水，可冲洗废屑和降温。在实际的施工生产过程中，水还可用清洗剂或清洗液代替，清洗剂或清洗液一般由表面活性剂及其溶剂组成，不仅用于降温和清洗，还可用于清洗套管内壁难以清除的残留污垢，保护套管内壁。

优选的，钻尖部11的外壁上还设有多个间隔分布的片状钻牙30。

需要说明的是，在钻尖部11的外壁上还设有多个间隔分布的片状钻牙30，钻牙30沿钻进轴向分布，钻牙30可减小钻头与套管内壁的接触面积，增加钻头的钻进应力，更利用其钻入。更进一步，钻尖部11产生的热量和废屑还可通过钻牙30与钻牙30之间的缝隙排出。在本实施例中，钻牙30为片状，而在实际使用过程中，钻牙30还可选用锥体状或锯齿状等其他结构，在本发明实施例中对此不做限定。

此外，在本发明实施例中，钻牙30设置在钻尖部11的外壁上。在实际使用中，钻牙30还可分布于整个钻牙30本体外壁，即钻尾部12也可设置钻牙30，提高钻头的钻进效果。

作为一种可选的实施方式，钻牙30所在的平面与钻头本体10的轴线平行。

需要说明的是，当钻牙30为片状结构时，该片状结构的钻牙30所在平面可与钻头本体10轴线平行，多个钻牙30间隔相同距离分布设置在钻牙30本体外壁，多个钻牙30之间形成用于排出废屑和热量的矩形凹槽。

作为一种可选的实施方式，钻牙30以钻头本体10中心线为轴螺旋设置，钻牙30的旋向与钻头转动方向相同。

需要说明的是，片状的钻牙30还可以钻头本体10中心线为轴，螺旋状分布在钻头本体10的外壁上，并且钻牙30的螺旋旋向与钻头转动方向相同，增加钻牙30的钻进力度。进一步地，钻牙30可由多条螺旋分布的片状钻牙30组成，也可仅由一条完整的螺旋状钻牙30构成。在上述的两种钻牙30中，螺旋分布的钻牙30之间均会形成用于排除废屑和热量的螺旋形凹槽。

具体的，钻尾部12与钻杆通过螺纹连接。

需要说明的是，在本实施例中，钻尾部12与钻杆至通过螺纹连接，此连接方式属于可拆卸式连接，可便于操作中的拆卸及更换不用直径尺寸的钻头，适用于不同内径的错断套管扶正。在实际使用中，钻头与螺杆之间可通过焊接的不可拆卸式连接，增加连接的稳定性；还可通过卡扣的可拆卸式连接，满足钻杆带动钻头转动及沿钻进方向前进或后退的移动。

此外，钻尾部12的直径由钻尾部12的尾端至钻尾部12中段依次增大，钻尾部12的最大直径与套管内径相吻合。

需要说明的是，钻尾部12的直径可与钻尖部11最大直径相同，使得整个钻头由钻尖部11至钻尾部12形成锥体状的结构。而在本实施例中，钻尾部12的直径由钻尾部12的尾端至钻尾部12中段依次增大，并且钻尾部12的最大直径与套管内径相吻合，使得整个钻头由钻尖部11至钻尾部12形成“枣状”结构，该“枣状”结构的钻头可减轻其整体重量，便于钻尾部12与钻杆的连接，以及便于施工人员的操作。

优选的，钻尖部11的尖端至钻尖部11中段、钻尾部12的尾端至钻尾部12中段均通过弧线过渡。

需要说明的是，限定钻尖部11的尖端至钻尖部11中段，以及钻尾部12的尾端至钻尾部12中段均通过弧线过渡，可以保证钻头本体10外壁为圆滑的弧形，该钻头本体10可形成类似“枣状”的结构，此种结构在钻头钻进过程中可减小钻进阻力。

优选的，钻头本体10的内部开设有中空腔体40，中空腔体40为梭形的回转体，中空腔体40的两端分别位于钻尖部11和钻尾部12，中空腔体40的直径由两端向中段依次增大，中空腔体40与出水通道20连通或者不连通。

需要说明的是，如图2所示，为减轻整个钻头本体10的重量，可在钻头本体10内部开设中空腔体40。并且中空腔体40为梭形的回转体，其两端分别位于钻头本体10的钻尖部11和钻尾部12，其直径由两端向中段依次增大。并且其内壁表面通过圆滑的弧线过渡连接形成，因此，中空腔体40内壁也可形成类似于钻头本体10的“枣状”结构。中空腔体40的“枣状”结构不仅可以最大程度的增加其容积，减轻钻头本体10的重量，并且保证和钻头本体10外壁相同的形状，可以提高钻头钻进过程中的稳定性，防止钻头本体10由于本身体积及重量分布不均匀而影响钻进速率及稳定程度。根据实际生产的需要，该中空腔体40可选择与出水通道20连通或不连通，在本发明实施例中对此不作限定。

优选的，钻牙30为碳化钨基体-氮化铝铬涂层的钻牙30。

需要说明的是，本发明实施例提供的钻牙30为合金材质，其为碳化钨基体，在基体外层添加氮化铝铬涂层，其中碳化钨基体的硬度较高，一般都在HRC90度以上。而氮化铝铬涂层为单层涂层，厚度一般为4μm，并且其微硬度达3200HV，保证了该碳化钨基体-氮化铝铬涂层合金材质的钻牙30具有较高的硬度，完全满足钻进需要。

本发明提供的钻头，可以根据不同套管的内径，设计生产不同直径的钻头以使其可用于扶正不同内径尺寸的错断的套管；通过钻头钻入错断的套管内部，利用钻头的钻尖部11和钻尾部12配合，提高错断的套管的扶正效果，满足多段套管重复且连续使用；避免使用现有技术中磨削错断的套管后重新开孔的技术手段，节约钻井的钻孔进尺，实现高效节本的生产进尺。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。