專利名稱：刮刀式pdc鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及石油工程中的PDC鉆頭。
背景技術(shù)：
普通噴嘴刮刀式PDC鉆頭是鉆井中破碎巖石的主要工具，在鉆進(jìn)中利用鉆井液通過噴射式鉆頭噴嘴時，所產(chǎn)生的高速射流水力具有破巖及清巖作用，和冷卻鉆頭的功能；其結(jié)構(gòu)比較簡單，噴嘴長度為25毫米，且四個噴嘴長度相同；缺點是射流出噴嘴后，鉆井泥漿液固雙相流的沖蝕，水力噴射處于噴射的擴散區(qū)，高壓區(qū)和低壓區(qū)不明顯，鉆頭處存在重復(fù)破碎，削弱了漫流對井底巖屑的橫掃作用，水力效應(yīng)沒有完全發(fā)揮、水力能量有所損失，局部漩渦對PDC鉆頭沖蝕嚴(yán)重，嚴(yán)重影響鉆進(jìn)效率和PDC鉆頭的使用壽命。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種新型刮刀式PDC鉆頭，該鉆頭可提高射流到達(dá)井底的水力能量，改善井底流場水力能量分布，增強水力破巖及清巖作用，減少局部漩渦對roc鉆頭的沖蝕，并提高PDC鉆頭水力噴射的輔助破巖效率和能力及PDC鉆頭機械鉆速，縮短鉆井周期，降低鉆井成本。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本申請采用的方案是刮刀式PDC鉆頭，包括鉆頭體、刀翼、PDC切削齒、噴嘴、排屑槽及接頭，所述刀翼為螺旋狀且在周向上均勻分布，刀翼上固定roc切削齒，兩刀翼之間設(shè)有噴嘴，所述噴嘴的數(shù)量為四個，分為兩組，每組的兩個噴嘴對稱安裝在鉆頭體上，其中一組噴嘴的長度大于另一組噴嘴的長度。優(yōu)選一組噴嘴的長度為35mm，另一組噴嘴的長度為25 mm。有益效果本實用新型的刮刀式PDC鉆頭，有一組長噴嘴，長噴嘴更接近井底巖面，根據(jù)淹沒非自由射流的理論計算，在相同水力參數(shù)下，應(yīng)用兩個長度為35毫米的長噴嘴和兩個長度為25毫米普通噴嘴對稱安裝的方式，其井底巖面上的射流軸心動壓力、沖擊力和水馬力可分別提高48%、25%和22%，從而提高了井底漫流速度，還起到了清洗鉆頭的作用。在一定的條件下，射流的噴射速度每秒達(dá)到160 180米，沖擊力達(dá)到600 700公斤，甚至更高，達(dá)到了刮刀式長噴嘴PDC鉆頭的高壓噴射輔助破巖及清巖的目的。

圖1是本申請PDC鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的俯視圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本申請作進(jìn)一步的說明由圖1結(jié)合圖2所示刮刀式PDC鉆頭，包括鉆頭體3、刀翼5、PDC切削齒1、噴嘴
2、排屑槽6及接頭4，所述刀翼5為螺旋狀且在周向上均勻分布，刀翼5上固定PDC切削齒I，兩刀翼5之間設(shè)有噴嘴2，所述噴嘴2的數(shù)量為四個，分為兩組，每組的兩個噴嘴2對稱安裝在鉆頭體I上，其中一組噴嘴2的長度大于另一組噴嘴2的長度，優(yōu)選一組噴嘴2的長度為35mm，另一組噴嘴2的長度為25 mm。在機械參數(shù)、水力參數(shù)、地層和鉆井液性能都一定的情況下，機械鉆速主要取決于井底的凈化程度，而井底凈化程度又取決于井底流場速度和壓力分布。本項發(fā)明是在不增加地面泥漿泵功率的條件下，利用射流動力學(xué)原理對鉆頭水力系統(tǒng)和射流發(fā)生裝置進(jìn)行優(yōu)化，縮短鉆頭上噴嘴出口到井底的距離，減少射流出噴嘴后巨大的功率和壓力損失，從而提高射流到達(dá)井底的水力能量，增強水力破巖能力。改進(jìn)后，井底流場水力能量分布得到改善，渦心與射流區(qū)的距離增加，漩渦邊界流體切入到漫流層中并附壁上返，漩渦強度減弱，漫流區(qū)厚度與速度增加，攜巖能力提高，清洗與冷卻能力增強，對PDC鉆頭沖蝕降低。
權(quán)利要求1.刮刀式PDC鉆頭，包括鉆頭體、刀翼、PDC切削齒、噴嘴、排屑槽及接頭，其中的刀翼為螺旋狀且在周向上均勻分布，刀翼上固定PDC切削齒，兩刀翼之間設(shè)有噴嘴，其特征在于 所述噴嘴的數(shù)量為四個，分為兩組，每組的兩個噴嘴對稱安裝在鉆頭體上，其中一組噴嘴的長度大于另一組噴嘴的長度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刮刀式PDC鉆頭，其特征在于一組噴嘴的長度為35mm，另一組噴嘴的長度為25 mm。
專利摘要本實用新型公開了一種刮刀式PDC鉆頭，解決了原有鉆頭因噴嘴長度均相同引起的水力效應(yīng)沒有完全發(fā)揮、水力能量有所損失的問題；該鉆頭包括鉆頭體、刀翼、PDC切削齒、噴嘴、排屑槽及接頭，所述刀翼為螺旋狀且在周向上均勻分布，刀翼上固定PDC切削齒，兩刀翼之間設(shè)有噴嘴，所述噴嘴的數(shù)量為四個，分為兩組，每組的兩個噴嘴對稱安裝在鉆頭體上，其中一組噴嘴的長度大于另一組噴嘴的長度。該鉆頭可提高射流到達(dá)井底的水力能量，增強水力破巖及清巖作用，減少局部漩渦對PDC鉆頭的沖蝕，縮短鉆井周期，降低鉆井成本。
文檔編號E21B10/61GK202850872SQ201220571580
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者李國慶, 吳玉成, 袁國強, 李萬全, 郭光奇 申請人:中國石油天然氣集團(tuán)公司, 大慶石油管理局