井底負(fù)壓上返噴嘴pdc鉆頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種井底負(fù)壓上返噴嘴PDC鉆頭，所述井底負(fù)壓上返噴嘴PDC鉆頭，包括PDC鉆頭、設(shè)置在PDC鉆頭上的刀翼和PDC鉆頭內(nèi)部的多個普通水道，普通水道出水口處設(shè)有噴嘴，其特征在于，PDC鉆頭內(nèi)部還設(shè)有上返水道，上返水道由下水道，彎頭和上水道構(gòu)成，下水道連接彎頭，彎頭連接上水道，上水道出水口處設(shè)有上返噴嘴，噴嘴與上返噴嘴反方向設(shè)置。本發(fā)明所述上返水道及上返噴嘴的設(shè)置改變了PDC鉆頭出水方向，普通水道及噴嘴結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有PDC鉆頭一致，在常規(guī)鉆進泵壓條件下，加快巖屑的上返速度并阻止井壁掉塊在PDC鉆頭之上，減少了PDC鉆頭對巖屑和井壁掉塊的二次破碎和磨損，提高鉆進的機械鉆速和使用壽命。
【專利說明】井底負(fù)壓上返噴嘴PDC鉆頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于石油、地質(zhì)鉆頭裝置領(lǐng)域，具體涉及一種井底負(fù)壓上返噴嘴PDC鉆頭?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前在石油鉆井過程中，無論用牙輪鉆頭或PDC鉆頭，都要用泥漿或者水利清洗鉆頭表面使鉆頭清潔不泥包，但是在掩沒噴射條件下，用水壓將巖屑沖離井底，各種噴射方法都受到泵壓的限制，泵壓過高泥漿泵和鉆具容易沖壞，影響鉆進速度和井下安全，例如，高壓噴射鉆井。
[0003]專利號為201220610777.6的中國專利公開了一種螺旋葉片旋流式流道鉆頭，這種鉆頭噴出的水能夠形成旋轉(zhuǎn)水射流，旋轉(zhuǎn)水射流與地層巖石形成的夾角對巖石有一個剪切力，剪切力在高壓流體作用下將巖石從巖體上剝離下來，從而實現(xiàn)碎巖和清洗鉆頭的效果，但這種鉆頭對巖屑上返效果不好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于:提供一種巖屑上返效果好、鉆頭磨損小、使用壽命長的井底負(fù)壓上返噴嘴PDC鉆頭。
[0005]本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為:
[0006]所述井底負(fù)壓上返噴嘴PDC鉆頭，包括roc鉆頭、設(shè)置在PDC鉆頭上的刀翼和roc鉆頭內(nèi)部的多個普通水道，普通水道出水口處設(shè)有噴嘴，PDC鉆頭內(nèi)部還設(shè)有上返水道，上返水道由下水道，彎頭和上水道構(gòu)成，下水道連接彎頭，彎頭連接上水道，上水道出水口處設(shè)有上返噴嘴，噴嘴與上返噴嘴反方向設(shè)置。
[0007]本發(fā)明所述上返水道及上返噴嘴的設(shè)置改變了 PDC鉆頭上的水流方向，與普通水道上PDC鉆頭噴嘴的出水方向相反，普通水道及噴嘴結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有PDC鉆頭一致，在常規(guī)鉆進泵壓條件下，上返水道及上返噴嘴的設(shè)置能夠加快巖屑的上返速度并阻止井壁掉塊停留在PDC鉆頭之上，減少了 PDC鉆頭對巖屑和井壁掉塊的二次破碎和磨損，提高鉆進的機械鉆速和使用壽命。
[0008]所述上返水道設(shè)置多個，一般設(shè)置1-2個即可，其他水道均為普通水道，在減少巖屑和井壁掉塊對PDC鉆頭的磨損、提高鉆進的機械轉(zhuǎn)速的同時，兼顧材料和工藝的節(jié)省，合理利用資源。
[0009]所述上返水道和上返噴嘴為硬質(zhì)合金，硬質(zhì)合金硬度高、耐磨，能夠增加上返水道及噴嘴耐磨性，提高PDC鉆頭的使用壽命。
[0010]所述上返水道與上返噴嘴有三種制作方式:
[0011]方法一，在PDC鉆頭內(nèi)部和刀翼上打通孔，形成上返水道，PDC鉆頭與刀翼對接的位置為上返水道出水口，在上返水道出水口用絲攻制作內(nèi)螺紋，然后將上返噴嘴抒在上返水道出水口處，為保證上返水道與上返噴嘴之間的密封性，還可在兩者連接處設(shè)置密封圈。
[0012]方法二，在PDC鉆頭內(nèi)部和刀翼上打通孔，將外層鍍有硬質(zhì)合金的上返水道和上返噴嘴采用釬焊焊接，然后將兩者再次采用釬焊焊接在PDC鉆頭內(nèi)部和刀翼上的通孔內(nèi)，釬焊可以填充上返水道、上返噴嘴與通孔之間的空隙并使焊料與母材相互擴散，保證上返水道與上返噴嘴之間的密封效果以及上返水道和上返噴嘴的牢固性。
[0013]方法三，在PDC鉆頭內(nèi)部和刀翼上打通孔，利用無壓鋟浸法將外層鍍有硬質(zhì)合金的上返噴嘴和上返水道裝入石墨模芯，并置入PDC鉆頭內(nèi)部和刀翼上的通孔內(nèi)，而后在縫隙間裝滿碳化鎢振實，再用錳白銅合金熔化后澆鑄，此種方法也可以實現(xiàn)上返水道與上返噴嘴之間的密封效果以及上返水道和上返噴嘴的固定。
[0014]上返水道與上返噴嘴的設(shè)置也可以采取其他可實現(xiàn)的方法，不限于以上三種。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0016]本發(fā)明PDC鉆頭上返噴嘴噴出的水流方向與其他噴嘴方向相反，利用水利提高巖屑上返速度、清潔井底，使井底產(chǎn)生水壓略低于液柱壓力，上返噴嘴噴射水壓將巖屑剝離PDC鉆頭，上返水射流使巖屑加速排到地面，這樣井底巖屑清理的更為干凈、迅速，從而提高機械轉(zhuǎn)速，減輕巖屑和井壁掉塊對PDC鉆頭的磨損，提高PDC鉆頭的使用壽命。
[0017]經(jīng)驗證，在勝利油田坨50 —平I井，使用本發(fā)明，井斜86度，井深3600?4108m，進尺為580m，純鉆時為93.5h,機械鉆速為6.2m/h ;臨井坨58 —斜7井，使用普通PDC鉆頭，進尺為18m，純鉆時10h，機械鉆速1.8m/h,由此可見本發(fā)明使用效果相當(dāng)明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1本發(fā)明剖視圖。
[0019]圖中:1PDC鉆頭、2下水道、3彎頭、4上水道、5上返噴嘴、6上返水道、7噴嘴、8普
通水道、9刀翼。
【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明進行進一步描述。
[0021]實施例1:
[0022]本實施例所述井底負(fù)壓上返噴嘴PDC鉆頭，包括PDC鉆頭1、設(shè)置在PDC鉆頭I上的刀翼9和PDC鉆頭I內(nèi)部的多個普通水道8，普通水道8出水口處設(shè)有噴嘴7，PDC鉆頭I內(nèi)部還設(shè)有上返水道6，上返水道6由下水道2，彎頭3和上水道4構(gòu)成，下水道2連接彎頭3,彎頭3連接上水道4,上水道4出水口處設(shè)有上返噴嘴5,噴嘴7與上返噴嘴5反方向設(shè)置。
[0023]本發(fā)明所述上返水道6及上返噴嘴5的設(shè)置改變了 PDC鉆頭I上的水流方向，與普通水道8出水口處噴嘴7的出水方向相反，普通水道8及噴嘴7結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的PDC鉆頭一致，在常規(guī)鉆進泵壓條件下，上返水道6及上返噴嘴5的設(shè)置能夠加快巖屑的上返速度并阻止井壁掉塊停留在roc鉆頭之上，減少了 roc鉆頭對巖屑和井壁掉塊的二次破碎和磨損，提聞鉆進的機械鉆速和使用壽命。
[0024]上返水道6有2個即可,其他水道均為普通水道8,圖1中僅畫出一個,其他的省略，上返水道6在減少巖屑和井壁掉塊對PDC鉆頭I的磨損、提高鉆進的機械轉(zhuǎn)速的同時，兼顧材料和工藝的節(jié)省，合理利用資源。
[0025]上返水道6和上返噴嘴5外部均鍍有硬質(zhì)合金，硬質(zhì)合金硬度高、耐磨，能夠增加PDC鉆頭的破碎效果，提高PDC鉆頭I的使用壽命。
[0026]本實施例中，在PDC鉆頭I內(nèi)部和刀翼9上打通孔，形成上返水道6，PDC鉆頭I與刀翼9對接的位置為上返水道6出水口，在上返水道6出水口出用絲攻制作內(nèi)螺紋，然后將上返噴嘴5抒扣在上返水道6出水口處,為保證上返水道6與上返噴嘴5之間的密封性,在兩者連接處設(shè)置密封環(huán)，密封環(huán)可供選擇的材質(zhì)很多，例如，銑密封環(huán)。
[0027]本實施例工作時，PDC鉆頭I通過刀翼9切削巖石，不可避免的，切削過程中會產(chǎn)生大量巖屑，普通水道8及噴嘴7會噴射水流清洗PDC鉆頭1，與此同時，上返水道6及上返噴嘴5也會及時噴射向上的水流沖洗巖屑，順利加快巖屑上返速度并阻止井壁掉塊掉在PDC鉆頭I上，減少PDC鉆頭I泥包情況的出現(xiàn)，降低巖屑和井壁掉塊對PDC鉆頭I的磨損，提高PDC鉆頭I的鉆進速度和使用壽命。
[0028]實施例2:
[0029]參見圖1，本實施例與實施例1相比，改變了上返水道6和上返噴嘴5的設(shè)置方式。本實施例首先在roc鉆頭I內(nèi)部和刀翼9上打通孔，然后將外層鍍有硬質(zhì)合金的上返水道6和上返噴嘴5采用釬焊焊接，最后將兩者再次采用釬焊焊接在PDC鉆頭I內(nèi)部和刀翼9上的通孔內(nèi)，釬焊可以填充上返水道6、上返噴嘴5與通孔之間的空隙并使焊料與母材相互擴散，保證上返水道6與上返噴嘴5之間的密封效果以及上返水道6和上返噴嘴5的牢固性。本實施例其它結(jié)構(gòu)與實施例1完全相同。
[0030]實施例3:
[0031]本實施例與實施例1相比，改變了上返水道6和上返噴嘴5的設(shè)置方式。本實施例，首先在PDC鉆頭內(nèi)部I和刀翼9上打通孔，然后利用無壓鋟浸法將外層鍍有硬質(zhì)合金的上返噴嘴5和上返水道6裝入石墨模芯，并置入在PDC鉆頭內(nèi)部I和刀翼9上的通孔內(nèi)，在縫隙間裝滿碳化鎢振實，最后用錳白銅合金熔化后澆鑄，此種方法也可以實現(xiàn)上返水道6與上返噴嘴5之間的密封效果以及上返水道6和上返噴嘴5的固定。
[0032]經(jīng)驗證，在勝利油田坨50 —平I井，使用本發(fā)明，井斜86度，井深3600?4108m，進尺為580m，純鉆時:93.5小時，機械鉆速:6.2m/h ;臨井坨58—斜7井用普通PDC鉆頭，進尺為18m，純鉆時為10小時，機械鉆速1.8m/h,由此可見本發(fā)明使用效果相當(dāng)明顯。
【權(quán)利要求】
1.一種井底負(fù)壓上返噴嘴PDC鉆頭，包括PDC鉆頭(I )、設(shè)置在PDC鉆頭(I)上的刀翼和PDC鉆頭(I)內(nèi)部的多個普通水道(8 )，普通水道出水口處設(shè)有噴嘴(7 )，其特征在于，PDC鉆頭內(nèi)部還設(shè)有上返水道(6),上返水道(6)由下水道(2),彎頭(3)和上水道(4)構(gòu)成,下水道(2 )連接彎頭(3 )，彎頭(3 )連接上水道(4 )，上水道(4 )出水口處設(shè)有上返噴嘴(5 )，噴嘴(7)與上返噴嘴(5)反方向設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井底負(fù)壓上返噴嘴PDC鉆頭，其特征在于，所述上返水道(6)設(shè)置多個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的井底負(fù)壓上返噴嘴PDC鉆頭，其特征在于，所述上返噴嘴(5)和上返水道(6)外部鍍有硬質(zhì)合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井底負(fù)壓上返噴嘴PDC鉆頭，其特征在于，所述上返噴嘴(5)與上返水道(6 )之間采用螺紋連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的井底負(fù)壓上返噴嘴PDC鉆頭，其特征在于，所述上返噴嘴(5)與上返水道(6)連接處設(shè)有銑密封環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井底負(fù)壓上返噴嘴PDC鉆頭，其特征在于，所述上返水道(6)和上返噴嘴(5)之間采用釬焊焊接。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井底負(fù)壓上返噴嘴PDC鉆頭，其特征在于，所述上返水道(6)和上返噴嘴(5 )通過釬焊焊接在PDC鉆頭(I)內(nèi)部。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井底負(fù)壓上返噴嘴PDC鉆頭，其特征在于，所述上返水道(6)和上返噴嘴(5)采用石墨模芯包裹并固定在PDC鉆頭(I)內(nèi)部。
【文檔編號】E21B10/60GK103556953SQ201310566211
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】楊永印, 曹剛 申請人:山東國岳金剛石制品有限公司