专利名称:椭圆形pdc随钻扩孔钻头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于石油钻井特别是侧钻井施工作业的井下工具。
背景技术：
随着油气田开发时间的延长和石油钻井工艺技术的发展，侧钻井技术推广应用井次日渐增多。侧钻井施工作业时所用的钻头(这里称之为裸眼钻头)由于受到原井上部套管的制约，侧钻出的井眼与所下油气井尾管间的环空间隙较小，造成固井所形成的水泥环较薄，由于环空间隙小，易造成所下尾管偏心，严重影响固井质量，不利于侧钻井采油时射孔、压裂、注气等技术的实施，造成侧钻井生产寿命较短，投入与产出比极不协调。针对此种情况，《油(气)水井侧钻施工作业规程》规定在裸眼钻进至设计井深后，采用偏心钻头或扩孔器进行扩孔。然而，这种常规的偏心钻头及扩孔器，是在裸眼钻进至设计井深后开始实施。这种方式增加了起下钻时间及油层的裸露时间，不利于节约钻井成本及对油层进行保护。在这样的背景下，随钻扩孔器随之而生。随钻扩孔器即在钻裸眼的同时又进行扩孔作业，既可减少起下钻时间，又缩短了油层的裸露时间，减少对油层的污染，有利于油井产量的增加。但是，近年来，随着市场规模的不断扩大，井深越来越深，复杂地层及硬地层的随钻扩孔施工越来越多，每次随钻扩孔作业随钻扩孔钻头磨损都非常严重，因而随钻扩孔钻头寿命都低于所用裸眼钻头的寿命，二者的使用寿命不一致，这样就造成频繁起下钻作业以进行随钻扩孔钻头与裸眼钻头的更换，因而使钻井成本增加。另外，目前使用的随钻扩孔钻头均为圆形结构，不利于切削齿的排列及分布，钻头工作时，切削齿磨损严重，寿命较短。
发明内容本发明目的在于提供一种可钻性强且使用寿命长的椭圆形随钻扩孔钻头。
本发明的技术方案如下此种随钻扩孔钻头由钻头本体、钻头体、水平聚晶金刚石柱、垂直聚晶金刚石柱、小聚晶金刚石柱和弹簧座组成，钻头本体中部与之一体地设有椭圆形钻头体，钻头体外部下侧倾斜水平排列地镶焊有2排8-10个水平聚晶金刚石柱，上侧垂直排列地镶焊有1排8-14个垂直聚晶金刚石柱，中部垂直排列地镶焊有3排8-10个垂直聚晶金刚石柱，前部周向排列镶焊有6-8个小聚晶金刚石柱；钻头体本体两侧圆孔内分别设有弹簧座。使用时，将该钻头安装在液压式随钻扩孔工具椭圆体内下入井下，随钻扩孔工具在内部压力达到工作压力15MPa后，该钻头的椭圆形加长扩孔钻头体借助液压从钻头本体中伸出，钻头开始在井下顺时针高速旋转，外侧下部水平聚晶金刚石柱和钻头前部先吃入地层，在扭矩作用下向前移动剪切岩石。此时，外部上侧垂直聚晶金刚石柱起到保径作用，当水平聚晶金刚石柱被切削磨损后，垂直金刚石柱又可起到切削岩石的作用，从而较大提高了钻头的可钻性及其使用寿命。
本发明提供的椭圆形PDC随钻扩孔钻头设计合理，结构新颖，利用它可以较大提高侧钻井随钻扩孔钻头的可钻性及其使用寿命。
图1为本发明水平放置状态的结构示意图。图2为其俯视图。
具体实施方式本发明由以下实施例给出，下面结合附图对本发明作进一步描述。
如图所示，本发明由钻头本体1、钻头体2、水平聚晶金刚石柱3、垂直聚晶金刚石柱4、小金刚石柱5和弹簧座6组成，其结构组装关系如下钻头本体1中部与之一体地设有椭圆形钻头体2，钻头体2外部下侧倾斜水平排列地镶焊有2排8-10个水平聚晶金刚石柱3，上侧垂直排列地镶焊有1排8-14个垂直聚晶金刚石柱4，中部垂直排列地镶焊有3排8-10个垂直聚晶金刚石柱4，前部周向排列镶焊有6-8个小聚晶金刚石柱5；钻头本体1两侧圆孔内分别设有弹簧座6。其中，钻头本体1为一长方弧形板状体，其中部与之一体地加工有椭圆形钻头体2，上下侧设有两个相互对称的弹簧孔。钻头体2呈椭圆形，长轴为150-180mm，短轴为35-50mm，可伸出随钻扩孔工具体外50-80mm，其外部下侧倾斜水平排列镶焊有2排8-10个聚晶金刚石柱3，外部上侧垂直排列镶焊有1排8-14个聚晶金刚石柱4，中部垂直排列镶焊有3排8-10个聚晶金刚石柱4，前部周向排列镶焊有6-8个小聚晶金刚石柱5，钻头体上设有冲洗岩屑用水眼。垂直聚晶金刚石柱3、水平聚晶金刚石柱4均为圆柱形，长度为20-25mm，直径为7-10mm，水平金刚石柱切削齿的后倾角α为10-30°，小金刚石柱5长7-10mm，直径7-10mm。
权利要求
1.一种椭圆形PDC随钻扩孔钻头，由钻头本体(1)、钻头体(2)、水平聚晶金刚石柱(3)、垂直聚晶金刚石柱(4)、小金刚石柱(5)和弹簧座(6)组成，其特征在于钻头本体(1)中部与之一体地设有椭圆形钻头体(2)，钻头体(2)外部下侧倾斜水平排列地镶焊有2排8-10个水平聚晶金刚石柱(3)，上侧垂直排列地镶焊有1排8-14个垂直聚晶金刚石柱(4)，中部垂直排列地镶焊有3排8-10个垂直聚晶金刚石柱(4)，前部周向排列镶焊有6-8个小聚晶金刚石柱(5)；钻头本体(1)两侧圆孔内分别设有弹簧座(6)。
专利摘要
本发明涉及一种用于石油钻井特别是侧钻井施工作业的椭圆形PDC随钻扩孔钻头，由钻头本体1、钻头体2、水平聚晶金刚石柱3、垂直聚晶金刚石柱4、小金刚石柱5和弹簧座6组成，钻头本体1中部与之一体地设有椭圆形钻头体2，钻头体2外部下侧倾斜水平排列地镶焊有2排8－10个水平聚晶金刚石柱3，上侧垂直排列地镶焊有1排8－14个垂直聚晶金刚石柱4，中部垂直排列地镶焊有3排8－10个垂直聚晶金刚石柱4，前部周向排列镶焊有6－8个小聚晶金刚石柱5；钻头本体1两侧圆孔内分别设有弹簧座6。此种钻头设计合理，结构新颖，利用它可以较大提高侧钻井随钻扩孔钻头的可钻性及其使用寿命。
文档编号E21B10/46GK1995687SQ200610135037
公开日2007年7月11日 申请日期2006年12月23日
发明者张世军, 王廷瑞, 曹生, 丁文正, 荣振, 李壮 申请人:辽河石油勘探局导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan