一种差异双喷嘴组合防泥包取心钻头制造技术

本实用新型专利技术涉及一种差异双喷嘴组合防泥包取心钻头，包括钻头本体，钻头中心孔的下端设有取芯工具安装台阶，钻头下端设有多个刀翼，各刀翼上分别设置有PDC切削齿，相邻刀翼之间设有排屑槽，各排屑槽上分别设有两个不等径喷嘴，前喷嘴靠近刀翼的正面，前喷嘴的下端向靠近钻头轴线的方向倾斜，前喷嘴的轴线与钻头轴线之间的夹角α为1°～5°，前喷嘴轴线与钻头轴线所在平面与刀翼前面之间的夹角θ为3°～10°；背面喷嘴的下端向远离钻头轴线的方向倾斜，背面喷嘴轴线与钻头轴线之间的夹角β为2°～10°，背面喷嘴轴线与钻头轴线所在平面与刀翼背面之间的夹角φ为3°～15°；背面喷嘴的孔径比前喷嘴的孔径大1mm以上。该钻头钻速快，取芯质量好。

A kind of core bit with different double nozzles and anti mud bag

【技术实现步骤摘要】
一种差异双喷嘴组合防泥包取心钻头
本技术涉及一种石油钻井用钻头，特别涉及一种差异双喷嘴组合防泥包取心钻头，属于石油钻探工具

技术介绍
无论对于常规地质勘探钻进、油气井钻进还是服务于地学研究的科学钻探来说，岩心都是最重要的深部地下地质信息载体。因此，如何在不同地质条件下采取到高质量的岩心，是钻探工作者所面临的一个永恒的课题。在我国某些油田的地层中含有大段的泥岩，分散性强、容易泥包钻头且岩心容易被冲蚀而不成形，甚至无法获得岩心。给取芯带来限制，为提高机械钻速、节约时效、降低钻井成本造成很大的难度。因此如何提高取芯钻头的工作效率具有非常重要的意义。
技术实现思路
本技术的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种差异双喷嘴组合防泥包取心钻头，能够解决目前常规取心钻头在泥岩地层中钻进时，易在排屑槽形成泥包、岩心冲蚀严重、机械钻速低等问题，可进一步提速提效。为解决以上技术问题，本技术的一种差异双喷嘴组合防泥包取心钻头，包括钻头本体，沿钻头本体的轴线设有钻头中心孔，所述钻头中心孔的下端设有逐节缩径的取芯工具安装台阶，所述钻头下端的冠部均匀设有多个刀翼，各刀翼上分别设置有一排PDC切削齿，相邻刀翼之间分别设有排屑槽，每道排屑槽上分别设有由两个不等径喷嘴构成的组合喷嘴，其中刀翼前喷嘴靠近刀翼的正面，且刀翼前喷嘴的下端向靠近钻头轴线的方向倾斜，刀翼前喷嘴的轴线与钻头轴线之间的夹角α为1°～5°，刀翼前喷嘴的轴线与钻头轴线所在平面与刀翼前面之间的夹角θ为3°～10°；刀翼背面喷嘴靠近刀翼的背面，且刀翼背面喷嘴的下端向远离钻头轴线的方向倾斜，刀翼背面喷嘴的轴线与钻头轴线之间的夹角β为2°～10°，刀翼背面喷嘴的轴线与钻头轴线所在平面与刀翼背面之间的夹角φ为3°～15°；刀翼背面喷嘴的孔径比刀翼前喷嘴的孔径大1mm以上。相对于现有技术，本技术取得了以下有益效果：取芯工具固定安装在取芯工具安装台阶处，与钻头中心孔之间无流道，没有流体流出，有利于提高喷嘴处的压力。刀翼前喷嘴靠近PDC切削齿所在的刀翼正面，其孔径稍小，流速更快，且PDC切削齿向刀翼前喷嘴所在一侧旋转，使切削齿得到充分的冷却和清洗，能够及时将岩屑冲到刀翼背面。刀翼背面喷嘴的孔径稍等，流量更高，且下端向外倾斜，可以将岩屑快速地带离钻头底部，避免泥岩粘附在切削齿表面。每个刀翼前和刀翼背面设有的两个差异型喷嘴组合在井底产生高低压流场，可以提高切削效率，且避免岩心被冲蚀。喷嘴所在相位及喷嘴喷射方向与钻头轴线的夹角对井底流场有很大的影响，通过计算机有限元仿真模拟分析，上述喷嘴的相位和角度，不但冲刷效果好，且不会冲蚀井壁，防止井眼垮塌。作为本技术的进一步改进，刀翼前喷嘴的孔径为5～24mm，刀翼背面喷嘴的孔径为6～25mm。作为本技术的进一步改进，刀翼前喷嘴的轴线与钻头轴线之间的夹角α为3°，刀翼前喷嘴的轴线与钻头轴线所在平面与刀翼前面之间的夹角θ为6°；刀翼背面喷嘴的轴线与钻头轴线之间的夹角β为6°，刀翼背面喷嘴的轴线与钻头轴线所在平面与刀翼背面之间的夹角φ为9°。此角度下的切削效率最高，且岩心最为完整。作为本技术的进一步改进，所述PDC切削齿的直径为16mm，后倾角为5°～10°，倒角角度为45°，倒角宽度为0.2～0.3mm。在标准倒角的基础上，采用16mm直径的切削齿，比常规13mm直径的切削齿在中软地层的破岩效率更高，采用小的后倾角更有利于吃入泥岩地层。作为本技术的进一步改进，所述PDC切削齿的工作面为抛光面。切削齿的工作面进行抛光，能够降低岩屑与切削齿表面的摩擦力，改善岩屑的运移状体，减少扭矩提高钻速。作为本技术的进一步改进，所述刀翼在所述钻头的冠部对称设有三至六个，各刀翼的厚度均等。作为本技术的进一步改进，所述排屑槽的斜面与钻头轴线之间的夹角γ为20°～35°。排屑槽的斜面倾角对井底流速与及流场的分布有很大的影响，通过计算机有限元仿真模拟分析，斜面倾角取值25°～35°是比较合理，有利于岩屑快速冲离井底，能够防止岩屑在井底堆积而泥包钻头。作为本技术的进一步改进，所述排屑槽的斜面与钻头轴线之间的夹角γ为25°～30°。25°～30°倾角下排屑槽的排屑效果最好。附图说明图1为本技术差异双喷嘴组合防泥包取心钻头的主视图。图2为图1的仰视图。图3为图2中PDC切削齿的放大图。图中：1.钻头本体；1a.钻头中心孔；1b.取芯工具安装台阶；2.刀翼；3.PDC切削齿；3a.抛光面；3b.倒角；4.排屑槽；5.刀翼前喷嘴；6.刀翼背面喷嘴。具体实施方式如图1至图3所示，本技术的差异双喷嘴组合防泥包取心钻头包括钻头本体1，沿钻头本体1的轴线设有钻头中心孔1a，钻头中心孔1a的下端设有逐节缩径的取芯工具安装台阶1b，取芯工具固定安装在取芯工具安装台阶1b处，与钻头中心孔1a之间无流道。钻头下端的冠部均匀设有三至六个刀翼2，各刀翼2的厚度均等。各刀翼2上分别设置有一排PDC切削齿3，相邻刀翼2之间分别设有排屑槽4。每道排屑槽4上分别设有由两个不等径喷嘴构成的组合喷嘴，其中刀翼前喷嘴5靠近刀翼2的正面，且刀翼前喷嘴5的下端向靠近钻头轴线的方向倾斜，刀翼前喷嘴5的轴线与钻头轴线之间的夹角α为1°～5°，刀翼前喷嘴5的轴线与钻头轴线所在平面与刀翼前面之间的夹角θ为3°～10°。刀翼背面喷嘴6靠近刀翼2的背面，且刀翼背面喷嘴6的下端向远离钻头轴线的方向倾斜，刀翼背面喷嘴6的轴线与钻头轴线之间的夹角β为2°～10°，刀翼背面喷嘴6的轴线与钻头轴线所在平面与刀翼背面之间的夹角φ为3°～15°。刀翼前喷嘴5的孔径为5～24mm，刀翼背面喷嘴6的孔径为6～25mm，刀翼背面喷嘴6的孔径比刀翼前喷嘴5的孔径大1mm以上。刀翼前喷嘴5靠近PDC切削齿3所在的刀翼正面，其孔径稍小，流速更快，且PDC切削齿3向刀翼前喷嘴5所在一侧旋转，使切削齿得到充分的冷却和清洗，能够及时将岩屑冲到刀翼背面。刀翼背面喷嘴6的孔径稍等，流量更高，且下端向外倾斜，可以将岩屑快速地带离钻头底部，避免泥岩粘附在切削齿表面。每个刀翼前和刀翼背面设有的两个差异型喷嘴组合在井底产生高低压流场，可以提高切削效率，且避免岩心被冲蚀。喷嘴所在相位及喷嘴喷射方向与钻头轴线的夹角对井底流场有很大的影响，通过计算机有限元仿真模拟分析，上述喷嘴的相位和角度，不但冲刷效果好，且不会冲蚀井壁，防止井眼垮塌。作为优选方案，刀翼前喷嘴5的轴线与钻头轴线之间的夹角α为3°，刀翼前喷嘴5的轴线与钻头轴线所在平面与刀翼前面之间的夹角θ为6°；刀翼背面喷嘴6的轴线与钻头轴线之间的夹角β为6°，刀翼背面喷嘴6的轴线与钻头轴线所在平面与刀翼背面之间的夹角φ为9°。此角度下的切削效率最高，且岩心最为完整。PDC切削齿3的直径为16mm，后倾角为5°～10°，倒角3b角度为45°，倒角3b宽度为0.2～0.3mm。在标准倒角的基础上，采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种差异双喷嘴组合防泥包取心钻头，包括钻头本体，沿钻头本体的轴线设有钻头中心孔，所述钻头中心孔的下端设有逐节缩径的取芯工具安装台阶，所述钻头下端的冠部均匀设有多个刀翼，各刀翼上分别设置有一排PDC切削齿，相邻刀翼之间分别设有排屑槽，其特征在于：每道排屑槽上分别设有由两个不等径喷嘴构成的组合喷嘴，其中刀翼前喷嘴靠近刀翼的正面，且刀翼前喷嘴的下端向靠近钻头轴线的方向倾斜，刀翼前喷嘴的轴线与钻头轴线之间的夹角α为1°～5°，刀翼前喷嘴的轴线与钻头轴线所在平面与刀翼前面之间的夹角θ为3°～10°；刀翼背面喷嘴靠近刀翼的背面，且刀翼背面喷嘴的下端向远离钻头轴线的方向倾斜，刀翼背面喷嘴的轴线与钻头轴线之间的夹角β为2°～10°，刀翼背面喷嘴的轴线与钻头轴线所在平面与刀翼背面之间的夹角φ为3°～15°；刀翼背面喷嘴的孔径比刀翼前喷嘴的孔径大1mm以上。/n

【技术特征摘要】
1.一种差异双喷嘴组合防泥包取心钻头，包括钻头本体，沿钻头本体的轴线设有钻头中心孔，所述钻头中心孔的下端设有逐节缩径的取芯工具安装台阶，所述钻头下端的冠部均匀设有多个刀翼，各刀翼上分别设置有一排PDC切削齿，相邻刀翼之间分别设有排屑槽，其特征在于：每道排屑槽上分别设有由两个不等径喷嘴构成的组合喷嘴，其中刀翼前喷嘴靠近刀翼的正面，且刀翼前喷嘴的下端向靠近钻头轴线的方向倾斜，刀翼前喷嘴的轴线与钻头轴线之间的夹角α为1°～5°，刀翼前喷嘴的轴线与钻头轴线所在平面与刀翼前面之间的夹角θ为3°～10°；刀翼背面喷嘴靠近刀翼的背面，且刀翼背面喷嘴的下端向远离钻头轴线的方向倾斜，刀翼背面喷嘴的轴线与钻头轴线之间的夹角β为2°～10°，刀翼背面喷嘴的轴线与钻头轴线所在平面与刀翼背面之间的夹角φ为3°～15°；刀翼背面喷嘴的孔径比刀翼前喷嘴的孔径大1mm以上。


2.根据权利要求1所述的差异双喷嘴组合防泥包取心钻头，其特征在于：刀翼前喷嘴的孔径为5～24mm，刀翼背面喷嘴的孔径为6～25mm。


3.根据权利要求1所述的差异双喷嘴组合防泥包取心钻头，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹华庆，林卫东，高长斌，宋文勇，吴名睿，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化华东石油工程有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32