旋转钻头和设计用于定向和水平钻探的旋转钻头的方法技术

技术编号:21174230 阅读:39 留言:0更新日期:2019-05-22 11:31
披露了一种设计用于定向和水平钻探的多层井下的钻探工具。该钻探工具包括:具有延伸通过其中的旋转轴线的钻头体。多个主刀片设置在钻头体的外部上,以及多个次级刀片于钻头体的外部设置在主刀片之间。钻探工具还包括多个设置在主刀片的外部上第一层切削元件,以及多个设置在次级刀片的外部上的第二层切削元件。第二层切削元件是按反向轨迹式设置构造与第一层切削元件呈轨迹式设置。

Rotary bits and methods for designing rotary bits for directional and horizontal drilling

A multi-layer downhole drilling tool designed for directional and horizontal drilling is disclosed. The drilling tool includes a bit body with a rotating axis extending through it. A plurality of main blades are arranged on the outside of the bit body, and a plurality of secondary blades are arranged between the main blades on the outside of the bit body. The drilling tool also includes a plurality of first layer cutting elements arranged on the outside of the main blade and a plurality of second layer cutting elements arranged on the outside of the secondary blade. The second layer of cutting elements is constructed according to the reverse trajectory setting, and the first layer of cutting elements is set in the trajectory setting.

【技术实现步骤摘要】
旋转钻头和设计用于定向和水平钻探的旋转钻头的方法本专利技术专利申请是国际申请号为PCT/US2012/039977,国际申请日为2012年5月30日,进入中国国家阶段的申请号为201280074423.7,名称为“旋转钻头和设计用于定向和水平钻探的旋转钻头的方法”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术总的涉及井下钻探工具,具体来说,涉及旋转钻头和设计用于定向和水平钻探的旋转钻头的方法。
技术介绍
各种类型的井下钻探工具包括但不限于:旋转钻头、钻孔器、岩心钻头以及其它的井下工具,在相关的井下地层中,这些钻探工具已经被用来形成井筒。此类旋转钻头的实例包括但不限于:固定刀具的钻头、拖曳钻头、多晶金刚石致密(PDC)钻头,以及与形成延伸通过一个或多个井下地层的油井和气井相关的基质钻头。诸如PDC钻头的固定刀具钻头包括多个刀片,它们各包括多个切割元件。在典型的钻探应用场合中,钻头可用在定向和水平钻探中。通常在定向和水平钻探中,钻头将垂直地钻探到某一开始部位,在该开始部位处,钻头将开始弯曲到地层中,且在某一点处,钻头将开始水平钻探。定向和水平钻探的目的之一是增大蓄库排放到井筒中的排量并提高井本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设计用于定向和水平钻探的多层井下钻探工具,该钻探工具包括:钻头体,所述钻头体具有延伸通过其中的旋转轴线;设置在所述钻头体的外部上的多个主刀片;设置在所述主刀片的外部上的多个第一层切削元件;在所述钻头体的外部上设置于所述主刀片之间的多个次级刀片;以及设置在所述次级刀片的外部上的多个第二层切削元件,所述第二层切削元件相对于所述钻头体的旋转而与所述第一层切削元件相背,且随着所述钻头体的转动,所述第二层切削元件具有与所述第一层切削元件相同的径向对应和径向条带中的交迭、即完全重叠。

【技术特征摘要】
1.一种设计用于定向和水平钻探的多层井下钻探工具,该钻探工具包括:钻头体,所述钻头体具有延伸通过其中的旋转轴线;设置在所述钻头体的外部上的多个主刀片;设置在所述主刀片的外部上的多个第一层切削元件;在所述钻头体的外部上设置于所述主刀片之间的多个次级刀片;以及设置在所述次级刀片的外部上的多个第二层切削元件,所述第二层切削元件相对于所述钻头体的旋转而与所述第一层切削元件相背,且随着所述钻头体的转动,所述第二层切削元件具有与所述第一层切削元件相同的径向对应和径向条带中的交迭、即完全重叠。2.如权利要求1所述的钻探工具,其特征在于,所述第二层切削元件相对于所述第一层切削元件为不充分暴露。3.如权利要求2所述的钻探工具,其特征在于,所述第二层切削元件和所述第一层切削元件之间的不充分暴露的量是基于的临界切削深度控制曲线。4.如权利要求2所述的钻探工具,其特征在于,还包括设置在所述次级刀片的外部上的多个第三层切削元件,所述第三层切削元件按反向轨迹式设置构造与所述第一层切削元件和所述第二层切削元件中的至少一个呈轨迹式设置。5.如权利要求4所述的钻探工具,其特征在于,所述第三层切削元件相对于所述第二层切削元件为不充分暴露。6.如权利要求1所述的钻探工具,其特征在于,所述第二层切削元件构造成控制穿透率,这样,在钻探过程中,所述第二层切削元件以所需的钻压配合地层。7.如权利要求1所述的钻探工具,其特征在于,所述第二层切削元件构造成控制切削深度,这样,在钻探过程中,所述第二层切削元件以所需的钻压配合地层。8.如权利要求1所述的钻探工具,其特征在于,还包括多个切削深度控制器,所述切削深度控制器设置在所述主刀片或所述次级刀片中至少一个上,并构造成控制切削深度。9.一种设计用于定向和水平钻探的多层井下钻探工具,该钻探工具包括:钻头体,所述钻头体具有延伸通过其中的旋转轴线;设置在所述钻头体的外部上的多个主刀片;设置在所述主刀片的外部上的多个第一层切削元件;在所述钻头体的外部上设置于所述主刀片之间的多个次级刀片;以及设置在所述次级刀片的外部上的多个第二层切削元件,所述第二层切削元件相对于所述钻头体的旋转而位于所述第一切削元件的前面,且随着所述钻头体的转动,所述第二层切削元件具有与所述第一层切削元件相同的径向对应和径向条带中的交迭、即完全重叠。10.如权利要求9所述的钻探工具,其特征在于,所述第二层切削元件相对于所述第一层切削元件为不充分暴露。11.如权利要求10所述的钻探工具,其特征在于,所述第二层切削元件和所述第一层切削元件之间的不充分暴露的量是基于临界切削深度控制曲线。12.如权利要求10所述的钻探工具,其特征在于,还包括多个设置在所述次级刀片的外部上的第三层切削元件,所述第三层切削元件按前轨迹式设置构造与所述第一层切削元件和所述第二层切削元件中的至少一个呈轨迹式设置。13.如权利要求12所述的钻探工具,其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员:S·陈
申请(专利权)人:哈里伯顿能源服务公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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