[实用新型]一种适合垂直钻井系统的PDC钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种适合垂直钻井系统的PDC钻头，广泛应用于深井、大斜度井、大位移井、水平井、分支井的防斜打直。

背景技术

为了更好地解决石油勘探开发过程中的直井防斜问题，国内不少油田采用了垂直钻井系统进行防斜打直，并且取得了良好的防斜打直效果。然而，垂直钻井系统在研磨性强、可钻性差、高陡构造地层的提速效果并不是很明显。主要是由于与垂直钻井系统配合的PDC钻头结构设计针对性不强，忽略了垂直钻井系统对PDC钻头的设计要求，导致钻井提速效果受到了限制。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构设计更加合理，能够与垂直钻井系统相配合的PDC钻头。

为解决上述技术问题，本实用新型的一种适合垂直钻井系统的PDC钻头主要包括：流道、排屑槽、喷嘴、钻头基体、副刀翼和主刀翼组成，钻头基体上设有副刀翼和主刀翼，流道位于副刀翼和主刀翼之间，排屑槽由钻头基体外侧介于副刀翼和主刀翼之间的空腔构成，喷嘴镶装在钻头基体上，副刀翼和主刀翼上设置有切削齿，主刀翼下部设有短保径块，所述短保径块表面均匀地分布有金刚石，同时由于副刀翼下端没有设置短保径块，这样能够增大钻头基体与副刀翼之间所形成排屑槽的过流面积，减少泥包现象发生。

进一步的，所述副刀翼和主刀翼大小不等并且非对称设计，有利于保证钻头的稳定性，延长钻头的使用寿命，提高井身质量。

进一步的，所述钻头基体整体与短接头焊接成一体。

更进一步的，所述短保径块的边缘分布有侧向切削齿。

本实用新型的有益效果：采用短保径块设计可降低保径支撑阻力，提高转向和受到动力钻具侧向推动时的敏感性；在短保径块边缘设置侧向切削齿，确保钻头在具有动态侧向力的条件下，对井眼低边同样具有攻击能力，提高了切削齿切削岩石的效率；短接头设计可缩短垂直钻井系统推块到钻头基体及工作表面的距离，有利于提高垂直钻井系统推靠钻头的效率，加快钻头形成降斜率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型一种适合垂直钻井系统的PDC钻头端面示意图。

图2是图1中A-A方向的结构示意图。

具体实施方式

参照图1、图2所示，一种适合垂直钻井系统的PDC钻头，主要由流道1、排屑槽2、喷嘴3、钻头基体4、副刀翼5和主刀翼6组成，钻头基体4上设有副刀翼5和主刀翼6，所述副刀翼5和主刀翼6大小不同并且非对称设计，有利于保证钻头的稳定性，延长钻头的使用寿命，提高井身质量；流道1位于副刀翼5和主刀翼6之间，排屑槽2由钻头基体4外侧介于副刀翼5和主刀翼6之间的空腔构成，喷嘴3镶装在钻头基体4上，副刀翼5和主刀翼6上设置有切削齿7，其中主刀翼6上的切削齿承担钻进初期的井底造型，用来挤碎岩芯便于其他切削齿进一步切削岩石；副刀翼上的切削齿在钻进过程中起着辅助切削的作用，主刀翼6下部设有短保径块8，所述短保径块8表面均匀地分布有金刚石11，短保径块8的边缘分布有侧向切削齿10，所述侧向切削齿10可以在确保钻头具有动态侧向力的条件下，对井眼低边岩石同样具有攻击能力，提高了切削齿切削岩石的效率，同时由于副刀翼5下端没有短保径块8能够增大钻头基体4与副刀翼所形成排屑槽的过流面积，减少泥包现象发生；钻头基体4整体与短接头9焊接成一体。

在采用垂直钻井系统进行防斜打直钻进时，首先把PDC钻头与垂直钻井系统以及相应的钻具组合连接起来，一起下入井底，然后开泵循环钻井液并加压旋转钻进，在旋转钻进过程中，PDC钻头的短保径块可降低保径支撑阻力，提高转向和受到动力钻具侧向推动时的敏感性；短保径段的侧向切削齿可以在确保钻头具有动态侧向力的条件下，对井眼低边岩石同样具有攻击能力，这样就提高了切削齿切削岩石的效率；短接头设计缩短了垂直钻井系统推块到钻头基体及工作表面的距离，提高了垂直钻井系统推靠钻头的效率，加快钻头形成降斜率；而垂直钻井系统在高陡构造地层中则会自动重复追踪井斜变化，自动设定和调整工具侧向力，使井眼轨迹迅速恢复垂直状态，有效地解决了防斜和加大钻压之间的矛盾，较大幅度地提高了机械钻速。