专利名称：脊式全保径刮刀钻头的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石油、地质钻井用刮刀钻头的结构改进。
目前各油田采用的刮刀钻头都是直刮刀片、开放式流道结构，3～4块相同的直刮刀片在钻头体上均匀布置，钻头体上的喷嘴布置在同一半径上。在钻进过程中，具有机械钻速快、能穿夹层、能钻砾石层等优点。但钻压大、扭矩大、所钻井眼不规则。尤其是大钻压和大扭矩对上部钻具有很大损坏作用，使上部钻具过早折断或扭裂。影响了在各油田钻井中推广使用。
本实用新型的目的是要提供一种新型刮刀钻头。该新型刮刀钻头既保存了现有刮刀钻头的优点，又克服了现有刮刀钻头的缺点。引起现有刮刀钻头缺陷的主要原因是3～4块直刮刀片与地层的总接触弧长太长，刮刀片的保径面太窄。本实用新型采用脊式刮刀和全保径技术，同时优化布置喷嘴和镶装在刮刀片上的硬质材料(硬质合金块、孕镶块和复合片等)。脊式刮刀是指在各刮刀片顶端有1～5个弧形或方形的脊，3～4块刮刀片上的脊相间布置覆盖钻头半径。在钻进过程中只有脊接触和切削地层，有效减小了刮刀片与地层的总接触弧长。把硬质材料镶装在脊所在的位置上，使刮刀片在钻进过程中能始终保持脊形。喷嘴按指向脊的位置和方向布置，有利于脊的清洗和冷却，有利于充分发挥水力辅助破岩作用。3～4块刮刀片非均匀布置，减小了钻头回旋振动发生的几率和降低了钻头振动程度。全保径是指在钻头的保径部位焊接合金钢圈，增加了钻头保径面的面积，对钻头起扶正作用。同时全保径圈、钻头体和刮刀片共同围成钻井液流的流道，减小钻井液对井壁的冲刷。因此钻压和扭矩大大减小、所钻井眼规则。
脊式全保径刮刀钻头，主要由脊式刮刀片、全保径圈、喷嘴、脊、硬质材料层、流道、钻头体组成。脊式刮刀片上有1～5个脊，在脊宽度的表面上镶装硬质材料层，脊相间布置覆盖钻头半径。3～4块脊式刮刀片非均匀布置并焊接到钻头体上。全保径圈焊接到脊式刮刀片的保径部位。钻头体上的喷嘴按指向脊的位置和方向布置。
说明书附图图1、脊式全保径刮刀钻头主视图图2、脊式全保径刮刀钻头俯视图
1、脊式刮刀片2、全保径圈3、喷嘴4、脊7、钻头体5、硬质材料层 6、流道现结合附图对本实用新型作进一步的详细描述在钻井过程中，首先把本实用新型与其它井下钻具连接起来，下入井底，然后开泵循环钻井液加压旋转钻进。由于本实用新型只有脊[4]接触并切削地层岩石，所有脊[4]的宽度之和只有现有刮刀钻头的所有刮刀宽度之和的1/3～1/2，有效减小了钻头与地层的接触弧长。接触弧长的减小使地层岩石破碎面和刮刀片与地层的接触面积减小。地层岩石破碎面减小，使岩石破碎功减小，钻头扭矩减小。刮刀片与地层的接触面积减小，使钻头吃入地层所需的钻压减小。在脊[4]的位置上镶装硬质材料层[5]，使脊[4]始终保持设计形状。钻头体[7]上的喷嘴[3]按指向脊[4]的位置和方向布置，从喷嘴喷出的钻井液直接冲向脊[4]，使脊[4]得到了及时清洗和冷却，同时加强了水力辅助破岩作用。3～4块脊式刮刀片[1]非均匀布置焊接到钻头体[7]上，减小了钻头回旋振动发生的几率和降低了钻头振动程度，提高了钻头稳定性，增加了钻头使用寿命。全保径圈[2]增加了钻头保径面与井壁的接触面积，对钻头起扶正作用，阻止了钻头侧向切入井壁，减小了钻头的造斜趋势。未进入环空的高速钻井液流经过流道[6]进入环空，避免了高速钻井液流冲刷井壁，减小了形成大肚子的趋势。因此规则了所钻井眼。
本实用新型除具有机械钻速快、能穿夹层、能钻砾石层等优点外，还具有钻压和扭矩小，所钻井眼规则等特点。在钻井作业中使用本实用新型，将节省钻井成本，同时又不会出现上部钻具早期损坏的现象。本实用新型还可望用于定向井、水平井等特殊井的作业中。
权利要求1.脊式全保径刮刀钻头，主要由脊式刮刀片[1]、全保径圈[2]、喷嘴[3]、脊[4]、硬质材料层[5]、流道[6]、钻头体[7]组成，其特征是脊式刮刀片[1]上布置1～5个脊[4]，在脊[4]宽度的表面上镶装硬质材料层[5],3～4块脊式刮刀片[1]非均匀布置并焊接到钻头体[7]上，全保径圈[2]焊接到脊式刮刀片[1]的保径部位。
2.根据权利要求1所述的脊式全保径刮刀钻头，其特征是刮刀钻头体[7]上的喷嘴[3]按指向脊[4]的位置和方向布置。
专利摘要本实用新型属于石油、地质钻井用刮刀钻头的结构改进。采用脊式刮刀和全保径技术,同时适当布置喷嘴和镶装在刮刀片上的硬质材料(硬质合金块、孕镶块、复合片等)。脊式刮刀有效减小了刮刀钻头与地层的总接触弧长;全保径增加了钻头保径面的面积,对钻头起扶正作用,同时减小钻井液对井壁的冲刷。在钻进过程中,脊式全保径刮刀钻头的钻压和扭矩比现有刮刀钻头大大减小,稳定性好,所钻井眼规则。
文档编号E21B10/00GK2318384SQ9724463
公开日1999年5月12日 申请日期1997年10月31日 优先权日1997年10月31日
发明者彭烨, 王福修, 韩涛, 候池文, 孙明光 申请人:胜利石油管理局钻井工艺研究院