一种气举反循环PDC钻头的制作方法

一种气举反循环pdc钻头
技术领域
1.本发明涉及pdc钻头技术领域，具体涉及一种气举反循环pdc钻头。


背景技术：

2.气举反循环钻头主要用于气举反循环钻进工艺，即，将压缩气体通过气水龙头、经双壁主动钻杆、双壁钻杆的内管与外管之间的环状间隙送到气水混合器后进入内管，气液混合，产生气举作用，使得管内的液气混合物同井内的钻井液之间产生压差，从而将气、液、固三相流以较高的速度带出孔外。
3.目前应用于气举反循环的钻头只是牙轮钻头再加工，即在牙轮钻头的基础上，将水眼堵塞，在两轮之间的侧面钻出30-40mm的进渣口，与钻头进水口贯通，形成岩屑上返通道，钻头的再加工会造成牙轮因轴承密封性降低、牙掌强度变化，使钻头的使用寿命缩短。


技术实现要素：

4.为此，本发明提供一种气举反循环pdc钻头，通过对钻头体的设计，直接形成排渣通道，在胎体上镶嵌金刚石复合片，将碎岩机理由剪切替换碾压，性能更稳定，机械进尺更快，且在钻头体磨损消耗不大的情况下，金刚石复合片可重复镶嵌复新，可达到3-5次的重复使用，降低使用成本，利用气举反循环钻进工艺，将压缩空气通过输气管送入钻杆内部一定深度，与冲洗液混合形成低密度的气液混合液，使钻杆内外液体密度产生差异，该压力差可将钻杆内部流体以较高的速度从钻杆内排出，以达到排渣的目的，冲洗液携带岩粉从钻井环空间隙中流入钻头中心水孔，通过pdc钻头本体上的钻头水孔，把钻井过程中产生的岩屑带到地面，钻头体加工直接形成排渣通道，避免了类似于牙轮钻头二次加工造成的损伤，提高了钻头的使用寿命，且进渣口在胎体地面，刀翼距排渣口20-30mm，克取的岩屑呈片状，易于上返，不易堵塞，以解决现有技术中由于钻头的再加工造成牙轮因轴承密封性降低、牙掌强度变化，使钻头的使用寿命缩短的问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种气举反循环pdc钻头，包括钻头本体，所述钻头本体下部外壁开设有卸扣槽，所述钻头本体下部中心开设有中心水孔，所述钻头本体上部内开设有五个钻头水孔，所述钻头本体上部外壁安装有刀翼，所述刀翼下部内安装有保径块齿，所述刀翼上部固定安装有pdc齿。
6.进一步地，所述钻头本体的上部为冠部区，下部为丝扣端，且丝扣端的公扣/母扣均为标准扣型，丝扣端上端与钻具活动安装。
7.进一步地，五个所述钻头水孔的下端均与中心水孔上端相互连通，可作为岩屑、泥浆或者气液流动的通道。
8.进一步地，所述刀翼与刀翼之间的钻头本体设置有排屑槽，且排屑槽内可流动介质，五个所述钻头水孔和排屑槽组成了与钻具组合内水孔、井壁和钻具之间相互连通的环空间隙通道。
9.进一步地，所述pdc齿按分布位置分为前排齿和后排齿，所述前排齿一端安装有齿
托。
10.进一步地，所述pdc齿的齿轮廓线与排屑槽分布一致，可让反循环介质最大可能的流经pdc齿，以有利于携带岩屑和冷却pdc齿。
11.进一步地，五个所述钻头水孔均呈喇叭状，且钻头水孔开口大的一端靠近井底，开口小的一端靠近中心水孔，所述钻头水孔的形状可根据流动介质的流动需求进行加工改动。
12.进一步地，所述钻头本体的胎体地面设置有进渣口，且所述刀翼距排渣口二十至三十毫米。
13.进一步地，所述钻头本体的胎体内安装有金刚石复合片，且金刚石复合片在崩坏的情况下可拆卸替换，胎体损耗允许的情况下可以重复使用三至五次，降低使用成本。
14.进一步地，所述刀翼的安装数量可由地层和钻头尺寸确定，且刀翼的宽度和高度在满足钻头设计时刀翼高宽比的要求后，可根据钻头的工作需求改变，所述pdc齿的直径尺寸可改变，且pdc齿的排数可根据地层的可钻性，钻机的能力以及实际应用条件改变，所述保径块齿可保证井径的完整性。
15.本发明具有如下优点：
16.1、本发明通过对钻头体的设计，与现有技术相比，直接形成排渣通道，在胎体上镶嵌金刚石复合片，将碎岩机理由剪切替换碾压，性能更稳定，机械进尺更快，且在钻头体磨损消耗不大的情况下，金刚石复合片可重复镶嵌复新，可达到3-5次的重复使用，降低使用成本；
17.2、本发明利用气举反循环钻进工艺，与现有技术相比，将压缩空气通过输气管送入钻杆内部一定深度，与冲洗液混合形成低密度的气液混合液，使钻杆内外液体密度产生差异，该压力差可将钻杆内部流体以较高的速度从钻杆内排出，以达到排渣的目的，冲洗液携带岩粉从钻井环空间隙中流入钻头中心水孔，通过pdc钻头本体上的钻头水孔，把钻井过程中产生的岩屑带到地面，和常规pdc钻头相比，钻头本体形状和pdc齿轮廓线基本一致，并且在钻头的每个刀翼之间，至少有一个钻头水孔，钻头水孔呈喇叭口形式，其中开口大的一端靠近井底，开口小的一端靠近中心水孔，钻头体加工直接形成排渣通道，避免了类似于牙轮钻头二次加工造成的损伤，提高了钻头的使用寿命，且进渣口在胎体地面，刀翼距排渣口20-30mm，克取的岩屑呈片状，易于上返，不易堵塞。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
19.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
20.图1为本发明整体结构半剖视前视示意图；
21.图2为本发明整体结构俯视示意图；
22.图3为本发明钻头本体倒放的排渣流向半剖视示意图。
23.图中：1、钻头本体；2、卸扣槽；3、中心水孔；4、钻头水孔；5、刀翼；6、保径块齿；7、pdc齿；701、前排齿；702、后排齿；8、齿托。
具体实施方式
24.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，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做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。
25.参照说明书附图1-3，该实施例的一种气举反循环pdc钻头，包括钻头本体1，所述钻头本体1下部外壁开设有卸扣槽2，所述钻头本体1下部中心开设有中心水孔3，所述钻头本体1上部内开设有五个钻头水孔4，所述钻头本体1上部外壁安装有刀翼5，所述刀翼5下部内安装有保径块齿6，所述刀翼5上部固定安装有pdc齿7。
26.进一步地，所述钻头本体1的上部为冠部区，下部为丝扣端，且丝扣端的公扣/母扣均为标准扣型，便于丝扣端上端与钻具活动安装。
27.进一步地，五个所述钻头水孔4的下端均与中心水孔3上端相互连通，可作为岩屑、泥浆或者气液流动的通道。
28.进一步地，所述刀翼5与刀翼5之间的钻头本体1设置有排屑槽，且排屑槽内可流动介质，五个所述钻头水孔4和排屑槽组成了与钻具组合内水孔、井壁和钻具之间相互连通的环空间隙通道，可使刀翼5克取的碎屑岩渣经环空间隙通道排出。
29.进一步地，所述pdc齿7按分布位置分为前排齿701和后排齿702，所述前排齿701一端安装有齿托8，便于对前排齿701的位置进行稳固固定。
30.进一步地，所述pdc齿7的齿轮廓线与排屑槽分布一致，可让反循环介质最大可能的流经pdc齿7，以有利于携带岩屑和冷却pdc齿7。
31.进一步地，五个所述钻头水孔4均呈喇叭状，且钻头水孔4开口大的一端靠近井底，开口小的一端靠近中心水孔3，喇叭状的钻头水孔4可利用虹吸原理进行排渣，排渣效果好，所述钻头水孔4的形状可根据流动介质的流动需求进行加工改动，适用于各种流动介质的流动，适用性强。
32.进一步地，所述钻头本体1的胎体地面设置有进渣口，且所述刀翼5距排渣口二十至三十毫米，使钻头本体1克取的岩屑呈片状，易于上返，不易堵塞。
33.进一步地，所述钻头本体1的胎体内安装有金刚石复合片，且金刚石复合片在崩坏的情况下可拆卸替换，胎体损耗允许的情况下可以重复使用三至五次，降低使用成本。
34.进一步地，所述刀翼5的安装数量可由地层和钻头尺寸确定，且刀翼5的宽度和高度在满足钻头设计时刀翼5高宽比的要求后，可根据钻头的工作需求改变，所述pdc齿7的直径尺寸可改变，且pdc齿7的排数可根据地层的可钻性，钻机的能力以及实际应用条件改变，使刀翼5和pdc齿7可适用于多种不同的钻孔情况，拓宽了气举反循环pdc钻头的使用范围，所述保径块齿6可保证井径的完整性。
35.实施场景具体为：通过对钻头体的设计，直接形成排渣通道，在胎体上镶嵌金刚石
复合片，将碎岩机理由剪切替换碾压，性能更稳定，机械进尺更快，且在钻头体磨损消耗不大的情况下，金刚石复合片可重复镶嵌复新，可达到3-5次的重复使用，降低使用成本，利用气举反循环钻进工艺，将压缩空气通过输气管送入钻杆内部一定深度，与冲洗液混合形成低密度的气液混合液，使钻杆内外液体密度产生差异，该压力差可将钻杆内部流体以较高的速度从钻杆内排出，以达到排渣的目的，冲洗液携带岩粉从钻井环空间隙中流入钻头中心水孔3，通过pdc钻头本体1上的钻头水孔4，把钻井过程中产生的岩屑带到地面，和常规pdc钻头相比，钻头本体1形状和pdc齿7轮廓线基本一致，并且在钻头的每个刀翼5之间，至少有一个钻头水孔4，钻头水孔4呈喇叭口形式，其中开口大的一端靠近井底，开口小的一端靠近中心水孔，钻头体加工直接形成排渣通道，避免了类似于牙轮钻头二次加工造成的损伤，提高了钻头的使用寿命，且进渣口在胎体地面，刀翼5距排渣口二十至三十毫米，克取的岩屑呈片状，易于上返，不易堵塞，该实施方式具体解决了现有技术中应用于气举反循环的钻头只是牙轮钻头再加工，即在牙轮钻头的基础上，将水眼堵塞，在两轮之间的侧面钻出30-40mm的进渣口，与钻头进水口贯通，形成岩屑上返通道，钻头的再加工会造成牙轮因轴承密封性降低、牙掌强度变化，使钻头的使用寿命缩短的问题。
36.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。