[实用新型]一种用于鄂尔多斯盆地黄土层的聚晶金刚石复合片钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于鄂尔多斯盆地黄土层的聚晶金刚石复合片钻头。

背景技术

鄂尔多斯盆地上部地层被一层厚厚的黄土层所覆盖，黄土层厚度一般为300米左右，最厚可达到450米左右，在钻井过程中一开黄土层段，地层疏松，孔隙发育，胶结性差，井壁吸水易膨胀，钻进时极易发生漏失性现象。在鄂尔多斯盆地上部地层，长期以来一直使用直径为311.15mm的三牙轮钻头或直径为311.15mm的PDC钻头进行黄土层的钻进工作。

由于聚晶金刚石复合片钻头，简称PDC钻头，具有机械钻速快、寿命长、进尺多、安全性高等优点，所以在鄂尔多斯盆地石油天然气勘探钻井中被广泛使用。采用直径为311.15mm的PDC钻头进行上部地层钻进时，由于上部地层疏松，孔隙发育，胶结性差，井壁吸水易膨胀，使井径缩小，进而引起起钻困难、下钻遇阻、下套管困难等一系列井下复杂事故的发生。同时由于上部黄土层地层承压能力差，钻进时极易发生漏失性现象，进而使钻井周期延长，钻井成本增加，严重一点的还可能造成井下重大事故的发生。

虽然PDC钻头比牙轮钻头机械钻速快，但扩眼能力较差，根据黄土层吸水易膨胀、易垮塌、井壁吸水导致井径缩小等特性，用直径311.15mm的PDC钻头钻出来的井眼井径大小理论上是311.15mm，实际钻出来的井径大小一般介于240～325mm之间，对于超过311.15mm的井径段，在起下钻、下套管时一般不存在什么问题，关键是小于311.15mm的井径段，在这一井段，无论是起下钻还是下套管都会出现钻具起不出来或者下不下去的现象，对于这种现象的解决办法，一般是起钻时，用倒划眼的方法来解决，而下钻时用划眼的办法解决，对于打完上部地层，需要下套管时下不下去这种情况，解决的办法只有起出来再进行通井这一种办法，但对于长度为10m左右，重量为500kg左右，直径为244.50mm套管来说，采用起出来通井的这种办法，不但工作量巨大，且会对套管本身质量造成很大损害。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种提高适用于钻鄂尔多斯盆地吸水易膨胀、易垮塌、易漏的上部黄土层的PDC钻头。

本实用新型是这样实现的：

一种用于鄂尔多斯盆地黄土层的聚晶金刚石复合片钻头，包括钻头体、刀翼、切削齿以及喷嘴，所述钻头直径为330.2mm，所述切削齿为单排齿切削结构，固结于所述刀翼之上；所述刀翼为螺旋状，并在其肩部刀翼的切削齿之后设置减震节。

所述刀翼的外锥长度大于内锥长度，顶部为圆弧冠部轮廓和深内锥的冠部形状。

所述喷嘴的喷射角指向排屑槽。

所述钻头体上均匀设置五个刀翼。

本实用新型的有益效果：

根据本实用新型的技术方案，PDC钻头采用单排布置切削齿，肩部以上刀翼处设置减震节结构.这种布置方法可以减少切削齿与井底的接触面积，增强切削齿切入地层的深度，又能有效降低钻头在钻进过程中产生的横向振动，避免钻头的切削齿提前破坏.

合理得喷嘴喷射角设置让射流尽量避开钻头刀翼，指向较大的排屑槽，减少水力能量对切削齿和刀翼体的冲蚀；减小喷嘴与钻头轴线的夹角，增强水力能量对井底的冲蚀，加快破岩效率，减少水力能量对井壁的冲蚀；降低井壁所承受水力压力，防止井漏现象的发生。根据黄土层较为松软特性，采用深内锥结构，增加刀翼切入地层的深度，提高钻井速度；增加排屑槽深度，使钻头表面的过流面积增大，降低喷嘴反射到钻头体的能量和对井壁的冲蚀力，减缓了射流对钻头基体和井壁的过早破坏。

采用大直径小喷射角，刀翼的外锥长度大于内锥长度，圆弧冠部轮廓和深内锥的冠部形状设计，可有效保证井身轨迹的垂直度，减小钻头的横向振动对切削齿的提前破坏，提高了钻头快速钻进黄土层的可行性；本实用新型有效增大了井径大小，彻底解决了鄂尔多斯盆地上部黄土层井壁因吸水膨胀而使井径缩小，引起的起钻困难、下钻遇阻、下套管困难等一系列井下问题。

以下结合附图对本实用新型作进一步描述。

附图说明

图1是本实用新型的结构剖视图。

具体实施方式