一种适合于难钻地层智能钻井的阶梯式钻头及钻井方法技术

本发明专利技术公开了一种适合于难钻地层智能钻井的阶梯式钻头，包括钻头接头、钻头体；钻头体沿圆周方向均匀设置有若干阶梯式刀翼；阶梯式刀翼的径向外端面包括由钻头体侧壁向头端方向延伸的外环端面、由外环端面边缘向下阶梯式内凹且向钻头体头端中心方向延伸的内环端面；内环端面上沿母线方向设置若干内环切削齿；外环端面上沿母线方向设置若干外环端面切削齿；钻头体的头端中心处设置中心齿；钻头体上设置钻头喷嘴。本发明专利技术阶梯式刀翼中内环端面的内凹设置以及钻头体中心部位中心齿的设置，能有效防止“掏心”情况的发生，同时大大降低了中心部位岩石的破碎难度，从而适应智能钻井的需要。

【技术实现步骤摘要】
一种适合于难钻地层智能钻井的阶梯式钻头及钻井方法
本专利技术属于钻井工程
，具体涉及一种适合于难钻地层智能钻井的阶梯式钻头及钻井方法。
技术介绍
随着科技的进步及国内外油气资源勘探开发力度的增大，使得油气资源开采工作逐渐向深层及超深层发展，钻井技术向着智能化及智慧化发展。钻头是油气钻井开采中直接作用在岩石上的工具，然而传统钻头在钻进过程中，钻遇坚硬地层时存在钻头中心部位与钻头外环部位破岩能力的不均衡、切削齿易损坏、产生“掏心”或环形损伤等问题，无法满足当下提速增效的钻井工艺要求。因此，卸载井底应力集中，均衡钻头不同部位的破岩能力、降低切削齿在破坏岩石过程中的能耗，对提高钻进速度和降低钻井成本起着重要的作用。基于以上问题，本申请提出一种适合于难钻地层智能钻井的阶梯式钻头及钻井方法，该钻头及钻井方法既能释放井底应力，降低破岩比功(破岩比功是指破碎单位体积的的岩石所消耗的机械能)，又具有防掏心功能，可起到提高钻井速度，延长破岩工具寿命及拓展钻头应用范围的作用，以适应智能钻井的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的是为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适合于难钻地层智能钻井的阶梯式钻头，其特征是，包括固定连接的钻头接头、钻头体；/n所述钻头体沿圆周方向均匀设置有若干阶梯式刀翼，所述阶梯式刀翼由钻头体的头端延伸至钻头体的侧壁；/n所述阶梯式刀翼的径向外端面包括由钻头体侧壁向头端方向延伸的外环端面、由外环端面边缘向下阶梯式内凹且向钻头体头端中心方向延伸的内环端面；/n所述内环端面上沿母线方向设置若干内环切削齿；/n所述外环端面上沿母线方向设置若干外环端面切削齿；/n所述钻头体的头端中心处设置中心齿；/n所述钻头接头的中部沿轴线方向设置有贯通的钻井液流道；/n所述钻头体内部设置有与钻井液流道连通的钻头内腔；/n所述钻头体上设置钻头喷嘴，所...

【技术特征摘要】
1.一种适合于难钻地层智能钻井的阶梯式钻头，其特征是，包括固定连接的钻头接头、钻头体；
所述钻头体沿圆周方向均匀设置有若干阶梯式刀翼，所述阶梯式刀翼由钻头体的头端延伸至钻头体的侧壁；
所述阶梯式刀翼的径向外端面包括由钻头体侧壁向头端方向延伸的外环端面、由外环端面边缘向下阶梯式内凹且向钻头体头端中心方向延伸的内环端面；
所述内环端面上沿母线方向设置若干内环切削齿；
所述外环端面上沿母线方向设置若干外环端面切削齿；
所述钻头体的头端中心处设置中心齿；
所述钻头接头的中部沿轴线方向设置有贯通的钻井液流道；
所述钻头体内部设置有与钻井液流道连通的钻头内腔；
所述钻头体上设置钻头喷嘴，所述钻头喷嘴通过喷嘴流道与钻头内腔相连通。


2.如权利要求1所述的适合于难钻地层智能钻井的阶梯式钻头，其特征是，所述外环端面包括沿圆周方向分布的呈阶梯状的前排外环端面和后排外环端面，所述前排外环端面的周向包络面位于后排外环端面周向包络面的内部；
所述外环端面切削齿包括设置在前排外环端面上且沿母线方向分布的若干外环前排切削齿、设置在后排外环端面上且沿母线方向分布的若干外环后排切削齿；
所有外环前排切削齿齿端的周向包络面位于所有外环后排切削齿齿端周向包络面的外部。


3.如权利要求1所述的适合于难钻地层智能钻井的阶梯式钻头，其特征是，所述中心齿为多棱锥齿，所述多棱锥齿的齿身端部呈圆柱体，所述多棱锥齿的破岩端为多棱锥齿面。


4.如权利要求1所述的适合于难钻地层智能钻井的阶梯式钻头，其特征是，所述阶梯式刀翼中外环端面与内环端面之间的竖直阶梯连接面呈柱面结构；
所有阶梯式刀翼的竖直阶梯连接面位于同一个轴向圆柱面上，所述轴向圆柱面的中心轴线与钻头体...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永旺，张喆，管志川，邹德永，何鑫岩，魏森，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37