专利名称：增效钻头的制作方法
技术领域：
本发明是一种用于地质勘探、石油开采的旋转式快速破岩工具。尤其适用于井下动力钻具驱动。
背景技术：
目前，公知的钻头是在井筒液柱压力条件下进行破岩的，其效率偏低。受结构与空间的限制，喷嘴的角度不在最佳位置，导致水力破岩效果、井底净化效果都不在理想状态。对可钻性差的地层，上述缺陷更为明显。
本发明的目的就是为地质勘探、石油开采提供一种安全、高效的破岩工具。
本发明所采用的技术方案是把钻头的三个巴掌由现在的垂直形改为螺旋形，旋向为右旋，螺旋角为β。把巴掌的左侧面由现在的弧形设计为平面形。把喷嘴的角度相应地右旋约β角度，其心轴线指向右侧牙轮即将碾压的井底区域。
本发明的有益效果有七点(1)是三个螺旋形巴掌相当于离心泵的水轮叶片，其翼面在旋转时对钻井液产生向上的举升力，使井底的液柱压力降低。由于井底液柱压力对钻头的破岩效率十分敏感，钻速将大幅增加；(2)是喷嘴的角度改变后，射流对井底的作用角度由现在以钝角指向牙轮倒退方向变为以锐角指向牙轮前进方向，使井底的横向射流速度增加3～5米/秒，对井底的净化作用增强；(3)射流以锐角指向牙轮前进方向后，射流对井底的水力破岩作用增强；(4)巴掌由垂直形改为螺旋形后，钻头的柔性增加，牙轮承受冲击载荷的能力增强，钻头的寿命略有延长；(5)钻头巴掌的左侧面改为平面后，钻井液中的固相碰撞后向井底沉降的机率减小，钻头的重复切削和重复碾压作用减少，有利于提高钻速；(6)钻头巴掌的左侧面改为平面后，发生缩径卡钻时，钻头有一定的倒划眼能力；(7)钻头巴掌的左侧面改为平面后，钻头的正划眼效果较好，有利于保持井壁光滑，减少倒车和脱扣事故，也有利于减少上部钻具的磨损。
实现上述目的的钻头可以是牙轮钻头、刮刀钻头、PDC钻头或其它以旋转方式破岩的工具。
本发明具有安全、高效、长寿命和一定的事故预防能力。在井下动力钻具驱动条件下有更高的增速效果。
本发明结构新颖、简单，无材质变化，无特殊工艺要求，易于在钻头生产厂家实施。
下面结合附图和设计方案对本发明作进一步说明。
图1是本发明在石油矿场81/2″三牙轮钻头上实施的结构示意图。
图1中，1.是牙轮钻头上三个均布巴掌中的一个，巴掌均为螺旋形，旋向为右旋，螺旋角β≈25度。2.是一个巴掌的左翼面。3.是三个均布喷嘴中的一个，喷嘴的心轴线均指向右侧牙轮即将碾压的井底区域。4.是一个巴掌背面的园柱形合金齿。
当钻头在井下动力钻具驱动下旋转时，螺旋形翼面(2)相当于离心泵的水轮叶片，对钻井液产生举升作用，使井底的液柱压力降低。喷嘴(3)的角度改变后，射流对井底的作用以锐角指向牙轮前进方向，井底的横向射流速度增加3～5米/秒，射流对井底的净化作用和水力破岩作用增强。另外，在翼面(2)的作用下，钻井液中的固相向下沉降的机率减小，钻头对岩屑的重复切削和重复碾压作用减少。上述四种效应的综合作用使钻头的机械钻速增加10％～20％。
钻头的翼面(2)在发生缩径卡钻时，有倒划眼作用，其正划眼效果也有所增强，有利于保持井眼的光滑，减少倒车和脱扣事故。
巴掌(1)由垂直形改为螺旋形后，钻头的柔性有所增加，牙轮承受冲击载荷的能力增强，钻头的工作寿命略有延长。
权利要求
1.一种以旋转方式破岩的钻头，它包括位于螺旋形巴掌左侧的三个均布翼面，1～3个心轴线指向右侧牙轮即将碾压的井底区域的喷嘴。
2.根据权利要求1所述的结构，钻头可以是刮刀钻头，PDC钻头或其它以旋转方式破岩的钻头。
3.根据权利要求1所述的结构，翼面是以降低井底液柱压力、阻止岩屑沉降为目的，在钻头本体的周向利用原件设置或增设的。
全文摘要
增效钻头是一种旋转式破岩工具。利用三牙轮钻头的巴掌充当水轮叶片或在钻头的周向增设叶片，借助叶片的旋转对钻井液产生向上的举升力以降低井底液柱压力，阻止岩屑沉降，并把喷嘴角度调整到最佳位置以增加井底净化效果和水力破岩效果，达到增加钻速的目的。增效钻头结构新颖、简单，无材质变化，无特殊工艺要求，易于在钻头生产厂家实施。是一种安全、高效的破岩工具，尤其适用于井下动力钻具驱动。
文档编号E21B10/08GK1648403SQ20041000268
公开日2005年8月3日 申请日期2004年1月27日 优先权日2004年1月27日
发明者杨绍金 申请人:杨绍金