專利名稱：定向造斜鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鉆頭，具體是涉及一種定向造斜鉆頭，屬于石油鉆井工程。
背景技術(shù)：
在石油鉆井工程中，有一種情況是鉆井井位受地理環(huán)境的限制，不能設(shè)在所鉆目的地層的上方，或者鉆叢式井時(shí)，在不移動(dòng)井架的條件下，在同一個(gè)井位向不同方向鉆幾個(gè)井眼，因此在鉆井設(shè)計(jì)時(shí)就需要鉆頭在鉆進(jìn)過程中，沿一定方向“轉(zhuǎn)彎”這就是石油鉆井工程中的“造斜”，開始造斜的地方，就稱作造斜點(diǎn)，在造斜點(diǎn)設(shè)有造斜引導(dǎo)器，造斜過程中鉆頭在造斜引導(dǎo)器內(nèi)轉(zhuǎn)彎，改變鉆井方向。對(duì)于一般的鉆頭，它的外徑D處是一個(gè)圓柱形結(jié)構(gòu)，它在造斜導(dǎo)管內(nèi)轉(zhuǎn)彎，必然造成D外徑圓柱體的兩端與導(dǎo)向管壁的摩擦，磨損加劇，增大鉆井阻力矩，加快鉆頭破壞，同時(shí)改變鉆井方向后，鉆頭在斜井甚至水平井中受到井壁的側(cè)向反作用力增大，也造成鉆頭保徑壁磨損加劇，這是目前定向造斜鉆井中對(duì)鉆頭提出的一種新的挑戰(zhàn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種定向造斜鉆頭，該定向造斜鉆頭改圓柱形外保徑為圓錐形外保徑，造斜時(shí)在導(dǎo)向管壁上的摩阻大為減少，磨損減輕，鉆井阻力矩減小，使造斜過程容易完成；除此之外，該定向鉆頭增加支撐柱，在支撐柱上釬焊金剛石弧形復(fù)合片，減輕了保徑壁的磨損，增加了鉆頭的使用壽命；增加了鉆頭工作的平穩(wěn)性，提高了鉆井質(zhì)量。本實(shí)用新型的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):定向造斜鉆頭，包括圓柱形頸部，所述圓柱形頸部其中一端的外壁上設(shè)置有若干個(gè)刀翼，刀翼的端面均連接有保徑體，保徑體貼合在圓柱形頸部的外壁上，所述保徑體的外壁面構(gòu)成的圓周結(jié)構(gòu)為圓臺(tái)，且圓臺(tái)中橫截面積較小的一端朝向圓柱形頸部中遠(yuǎn)離刀翼的一端。在圓柱形頸部遠(yuǎn)離保徑體的一端設(shè)置有長(zhǎng)度較短的軸段和螺紋部分，用于將鉆頭與鉆桿連接。進(jìn)一步地，所述圓臺(tái)的錐度為6°至16°。進(jìn)一步地，所述圓臺(tái)的錐度為10°。鉆頭的邊沿要與鉆井過程中的井筒接觸，所以圓臺(tái)的錐度需要保持在合理的范圍內(nèi)，才能滿足使用中的減小側(cè)向反作用力。進(jìn)一步地，所述圓柱形頸部的外壁面上均勻設(shè)置有若干個(gè)支撐柱，支撐柱的一端固定在圓柱形頸部的外壁面上，且支撐柱的中心線在同一平面內(nèi)，支撐柱設(shè)置在保徑體的下方。支撐柱的形狀不固定，根據(jù)鉆取時(shí)的土質(zhì)參數(shù)進(jìn)行選擇。進(jìn)一步地，所述支撐柱遠(yuǎn)離圓柱形頸部的一端均釬焊有金剛石弧形復(fù)合片，且其弧形面遠(yuǎn)離支撐柱，金剛石弧形復(fù)合片外壁面構(gòu)成的圓周結(jié)構(gòu)的直徑與圓臺(tái)的最小直徑相同。根據(jù)不同的土質(zhì)，也可以設(shè)置不同耐磨程度復(fù)合片，且固定的方式不唯一，不一定采用釬焊。進(jìn)一步地，所述支撐柱中每一個(gè)支撐柱對(duì)應(yīng)設(shè)置在刀翼中相鄰刀翼之間的中線上。支撐柱不和刀翼在一個(gè)高度，實(shí)現(xiàn)層次的設(shè)置，在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)物理的受力，增加了與井壁受力的面積，增加了鉆頭工作穩(wěn)定性。綜上所述，本實(shí)用新型的有益效果是:該定向造斜鉆頭在造斜時(shí)在導(dǎo)向管壁上的摩阻大為減少，磨損減輕，鉆井阻力矩減小，使造斜過程容易完成，減輕了保徑壁的磨損，增加了鉆頭的使用壽命，增加了鉆頭工作的平穩(wěn)性，提高了鉆井質(zhì)量。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的剖視圖；圖3是本實(shí)用新型的俯視圖。附圖中標(biāo)記及相應(yīng)的零部件名稱:1 一刀翼；2—保徑體；3—圓柱形頸部；4一金剛石弧形復(fù)合片；5—支撐柱。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不僅限于此。實(shí)施例:如圖1、圖2所示，定向造斜鉆頭，包括圓柱形頸部3，所述圓柱形頸部3其中一端的外壁上設(shè)置有若干個(gè)刀翼1，刀翼I的端面均連接有保徑體2，保徑體2貼合在圓柱形頸部3的外壁上，所述保徑體2的外壁面構(gòu)成的圓周結(jié)構(gòu)為圓臺(tái)，且圓臺(tái)中橫截面積較小的一端朝向圓柱形頸部3中遠(yuǎn)離刀翼I的一端。保徑體2為與刀翼I弧度相同的條狀結(jié)構(gòu)，在石油鉆探領(lǐng)域是用于鉆頭上的刀翼掘土后，保持井筒直徑的部件，刀翼一致，保徑體2的數(shù)量與刀翼I的數(shù)量相同，在刀翼I鉆開土層，繼續(xù)深入時(shí)，保徑體2的外壁與井筒壁面接觸，對(duì)鉆頭的鉆取過程起扶正作用，刀翼I與保徑體2均呈傾斜設(shè)置在圓柱形頸部3的外壁上，形成螺旋結(jié)構(gòu)，刀翼I的數(shù)量根據(jù)土層的硬度進(jìn)行設(shè)定，刀齒的數(shù)量為若干個(gè)，鑲嵌在刀翼I上，在鉆頭鉆探時(shí)，對(duì)井壁和土層進(jìn)行鉆取。所述圓臺(tái)的錐度為6°至16°，所述圓臺(tái)的錐度為10°。整體錐度為6°至16°，半錐角即為3°至8°。改圓柱形外保徑為圓錐形外保徑，其具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，改進(jìn)后的鉆頭冠部外徑仍然是D，而將原鉆頭圓柱形外保徑改為圓錐形外保徑，其最佳半錐角為5度，這樣該鉆頭在造斜時(shí)在導(dǎo)向管壁上的摩阻大為減少，磨損減輕，鉆井阻力矩減小，使造斜過程容易完成。所述圓柱形頸部3的外壁面上均勻設(shè)置有若干個(gè)支撐柱5，支撐柱5的一端固定在圓柱形頸部3的外壁面上，且支撐柱5的中心線在同一平面內(nèi)，支撐柱5設(shè)置在保徑體2的下方。沿圓錐形保徑的5度錐角延長(zhǎng)線，在接頭上增加支撐柱，見圖1，在支撐柱5上釬焊金剛石弧形復(fù)合片4，其作用是在不影響鉆頭造斜功能的前提下，在鉆頭圓錐上增加了支撐柱5，減輕了保徑壁的磨損，增加了鉆頭的使用壽命。所述支撐柱5遠(yuǎn)離圓柱形頸部3的一端均釬焊有金剛石弧形復(fù)合片4，且其弧形面遠(yuǎn)離支撐柱5，金剛石弧形復(fù)合片4外壁面構(gòu)成的圓周結(jié)構(gòu)的直徑與圓臺(tái)的最小直徑相同。將聚晶金剛石薄層附著粘結(jié)在硬質(zhì)合金襯底上的復(fù)合材料稱金剛石復(fù)合片，代號(hào)為roc。金剛石復(fù)合片兼有金剛石聚晶的極高耐磨性和硬質(zhì)合金的高抗沖擊，并且金剛石層能始終保持銳利的切削刃，因而在石油和地質(zhì)鉆探中的軟至中硬地層使用，效果非常好。復(fù)合片中的金剛石含量高達(dá)99%，故金剛石層硬度極高、耐磨性極好，其努氏硬度為出5 7) X 104兆帕，甚至更高。其厚度很薄，一般控制在0 5 I毫米左右。豎直鑲焊在鉆頭上，其刃口鋒利而且始終保持自銳，也稱為微切削具鉆頭。在石油鉆探領(lǐng)域中，由于要鉆探巖石等硬質(zhì)土層，采用金剛石弧形復(fù)合片能夠增加其耐磨性，減少更換的頻率，提高鉆探的速度。如圖3所示，所述支撐柱5中每一個(gè)支撐柱5對(duì)應(yīng)設(shè)置在刀翼I中相鄰刀翼I之間的中線上。從鉆頭的保徑圓周上看，支撐柱設(shè)置在兩個(gè)相鄰刀翼之間，這樣一來在圓周上看鉆頭與井壁的接觸，支撐面增加了一倍，在圖3中，原刀翼只有5個(gè)接觸面，增加支撐柱5后，現(xiàn)有10個(gè)接觸面，而且不影響泥漿的流道，因此增加了鉆頭工作的平穩(wěn)性，提高了鉆井質(zhì)量。采取上述方式，就能較好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
權(quán)利要求1.定向造斜鉆頭，包括圓柱形頸部(3)，所述圓柱形頸部(3)其中一端的外壁上設(shè)置有若干個(gè)刀翼(I)，刀翼(I)的端面均連接有保徑體(2 )，保徑體(2 )貼合在圓柱形頸部(3 )的外壁上，其特征在于:所述保徑體(2)的外壁面構(gòu)成的圓周結(jié)構(gòu)為圓臺(tái)，且圓臺(tái)中橫截面積較小的一端朝向圓柱形頸部(3)中遠(yuǎn)離刀翼(I)的一端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向造斜鉆頭，其特征在于:所述圓臺(tái)的錐度為6°至16°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的定向造斜鉆頭，其特征在于:所述圓臺(tái)的錐度為10°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定向造斜鉆頭，其特征在于:所述圓柱形頸部(3)的外壁面上均勻設(shè)置有若干個(gè)支撐柱(5)，支撐柱(5)的一端固定在圓柱形頸部(3)的外壁面上，且支撐柱(5)的中心線在同一平面內(nèi)，支撐柱(5)設(shè)置在保徑體(2)的下方。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的定向造斜鉆頭，其特征在于:所述支撐柱(5)遠(yuǎn)離圓柱形頸部(3)的一端均釬焊有金剛石弧形復(fù)合片(4)，且其弧形面遠(yuǎn)離支撐柱(5)，金剛石弧形復(fù)合片(4)外壁面構(gòu)成的圓周結(jié)構(gòu)的直徑與圓臺(tái)的最小直徑相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的定向造斜鉆頭，其特征在于:所述支撐柱(5)中每一個(gè)支撐柱(5)對(duì)應(yīng)設(shè)置在刀翼(I)中相鄰刀翼(I)之間的中線上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種定向造斜鉆頭，包括圓柱形頸部，所述圓柱形頸部其中一端的外壁上設(shè)置有若干個(gè)刀翼，刀翼的端面均連接有保徑體，保徑體貼合在圓柱形頸部的外壁上，所述保徑體的外壁面構(gòu)成的圓周結(jié)構(gòu)為圓臺(tái)，且圓臺(tái)中橫截面積較小的一端朝向圓柱形頸部中遠(yuǎn)離刀翼的一端。該定向造斜鉆頭在造斜時(shí)在導(dǎo)向管壁上的摩阻大為減少，磨損減輕，鉆井阻力矩減小，使造斜過程容易完成，減輕了保徑壁的磨損，增加了鉆頭的使用壽命，增加了鉆頭工作的平穩(wěn)性，提高了鉆井質(zhì)量。
文檔編號(hào)E21B7/08GK202946014SQ20122069065
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者毛忠仁, 蘇益仁 申請(qǐng)人:成都惠靈豐金剛石鉆頭有限公司