專利名稱：藍(lán)寶石內(nèi)螺旋泥漿導(dǎo)流槽脈沖式螺旋復(fù)合體全面鉆進(jìn)鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地質(zhì)勘探、石油鉆探、隧道工程中使用的鉆頭，具體涉及一種藍(lán)寶石內(nèi)螺旋脈沖式螺旋復(fù)合體全面鉆進(jìn)鉆頭。
背景技術(shù)：
繼本人研發(fā)的藍(lán)寶石螺旋復(fù)合體全面鉆進(jìn)鉆頭(專利申請?zhí)枮?01010276122. 5) 和螺旋槽泥漿噴咀(201110125869. 5)在陜、甘、寧、蒙、晉油氣田石油鉆井工藝中投入使用后，經(jīng)過使用得到數(shù)據(jù)證明該鉆頭工藝已達(dá)到逾期效果，特別是對研磨性很強(qiáng)的彭特蘭巖石層有了很大的突破，大幅度提高了鉆進(jìn)速度和鉆井質(zhì)量，而且在另一口深井位3800米的鉆進(jìn)中，報表記錄顯示鉆頭的鉆進(jìn)速度和泥漿攜砂能力也非常好。經(jīng)過使用，根據(jù)已掌握的近三十口不同深度井的鉆井?dāng)?shù)據(jù)證明，該鉆頭工藝完全能給當(dāng)今先進(jìn)鉆機(jī)在同等地層條件下配套。但上述兩專利在泥漿在井下的流速，井下攜砂能力，鉆頭降溫潤滑效果，高壓泥漿對巖層瞬間撞擊力，破巖橫切力，特別是在3200米以下的深井和5000米以下的超深井上使
用還存在有一定的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供在原發(fā)明的藍(lán)寶石螺旋復(fù)合體全面鉆進(jìn)鉆頭基礎(chǔ)上，結(jié)合該鉆頭現(xiàn)有的特點(diǎn)，為廣大地質(zhì)勘探、油田石油開發(fā)用戶提供一種結(jié)構(gòu)更加合理、技術(shù)更為全面、安裝使用方便、實(shí)用于各種地層深井和超深井的藍(lán)寶石內(nèi)螺旋泥漿導(dǎo)流槽脈沖式螺旋復(fù)合體全面鉆進(jìn)鉆頭。為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣解決的一種藍(lán)寶石內(nèi)螺旋泥漿導(dǎo)流槽脈沖式螺旋復(fù)合體全面鉆進(jìn)鉆頭，該鉆進(jìn)鉆頭的絲扣連接頭一端與鉆桿連接， 另一端通過對接焊接縫與鉆頭螺旋體連接，所述絲扣連接頭開有工具凹槽，本發(fā)明的特殊之處在于鉆頭絲扣連接頭中心部位上端分別開挖有一級脈沖腔、下端開挖有二級脈沖腔， 所述鉆頭螺旋體中心部位分別開挖有第一緩沖腔、第二緩沖腔、內(nèi)螺旋導(dǎo)流槽、多個螺旋道翼體、外螺旋道翼、外螺旋導(dǎo)流槽，并焊接保徑齒、焊接牙齒，所述螺旋道翼體凸面鑲嵌焊接有復(fù)合片、復(fù)合體，所述螺旋道翼體凹面底部的冠部凹槽內(nèi)依次分別開挖有型號規(guī)格不同， 數(shù)量不等非線性排列的螺旋槽泥漿出口第一內(nèi)螺旋噴咀出口和第二內(nèi)螺旋噴咀出口。所述的鉆頭螺旋體為鎢合金鋼制造。所述的鉆頭牙齒為圓柱形或錐形或三角形非線性布齒。所述的復(fù)合體中鑲嵌后焊接的復(fù)合片鉆頭牙齒和保徑齒以幾何形排列，副道翼以非幾何形排列。所述鉆頭螺旋體中的噴咀為非線性排列的內(nèi)螺旋噴咀。所述內(nèi)螺旋噴咀形狀為圓形或橢圓形。所述內(nèi)螺旋噴咀的直徑為不等徑噴咀。
所述脈沖腔形狀為環(huán)形或錐形。一種藍(lán)寶石內(nèi)螺旋泥漿導(dǎo)流槽式螺旋復(fù)合體全面鉆進(jìn)鉆頭，該鉆進(jìn)鉆頭的絲扣連接頭一端與鉆桿連接，另一端通過對接焊接縫與鉆頭螺旋體連接，所述絲扣連接頭開有工具凹槽，本發(fā)明的特殊之處在于所述鉆頭螺旋體中心部位開挖有內(nèi)螺旋導(dǎo)流槽、多個螺旋道翼、外螺旋道翼、外螺旋導(dǎo)流槽，并焊接保徑齒、牙齒，所述螺旋道翼凸面鑲嵌焊接有復(fù)合片、復(fù)合體，所述螺旋道翼凹面底部的冠部凹槽內(nèi)依次分別開挖有型號規(guī)格不同，數(shù)量不等非線性排列的螺旋槽泥漿出口第一內(nèi)螺旋噴咀出口和第二內(nèi)螺旋噴咀出口。所述內(nèi)螺旋噴咀形狀為橢圓形和圓形兩種。本發(fā)明與現(xiàn)有技相比，該鉆頭增加內(nèi)螺旋泥漿導(dǎo)流槽和脈沖腔后，配合外螺旋復(fù)合體和螺旋噴咀使用，能更有效地提高鉆頭的鉆進(jìn)速度，在深井和超深井的勘探開發(fā)中能更好地起到提高和穩(wěn)定泥漿噴射時的橫切力，使破巖力、攜砂力增強(qiáng)，截面降溫、潤滑效果增強(qiáng)，起鉆提升阻值小，鉆進(jìn)中對硬地層，對復(fù)雜的礫石層和對研磨性很強(qiáng)的彭特蘭巖石層有更強(qiáng)的穿過力，對深井和超深井中的玄武巖、灰砂巖、石英巖有持久的抗磨性，把起、下鉆次數(shù)減少到最低。進(jìn)一步提高了鉆進(jìn)速度，減少鉆頭更換次數(shù)，穩(wěn)定鉆進(jìn)中逐漸加深的井筒對泥漿橫切力的損耗，克服純外螺旋復(fù)合體鉆頭在對巖石層切削過程中自身磨損的特點(diǎn)，彌補(bǔ)螺旋槽噴咀射流，泥漿形成后的園柱體撞擊巖石層瞬間橫切力不足的缺陷，延長鉆頭使用壽命。廣泛用于在3200米以下的深井和5000米以下的超深井上。


圖1為本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1的螺旋體結(jié)構(gòu)示意圖3為圖2冠部仰視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為圖1的內(nèi)螺旋導(dǎo)流槽結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為圖4的主視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為圖1的鉆頭下螺旋體放大結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為本發(fā)明的無脈沖腔主視結(jié)構(gòu)示意圖；； 圖8為圖7的冠部仰視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式附圖為本發(fā)明的實(shí)施例。下面結(jié)合附對發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步說明
參照圖1 圖6所示，一種藍(lán)寶石內(nèi)螺旋泥漿導(dǎo)流槽脈沖式螺旋復(fù)合體全面鉆進(jìn)鉆頭的絲扣連接頭1 一端與鉆桿連接，另一端通過對接焊接縫4與鉆頭螺旋體15連接，所述絲扣連接頭1開有工具凹槽14，鉆頭絲扣連接頭1中心部位上端分別開挖有一級脈沖腔2、下端開挖有二級脈沖腔3，所述鉆頭螺旋體15中心部位分別開挖有第一緩沖腔9、第二緩沖腔 11、內(nèi)螺旋導(dǎo)流槽10、多個螺旋道翼體12、外螺旋道翼6、外螺旋導(dǎo)流槽8、并焊接保徑齒5、 焊接牙齒16，所述螺旋道翼體12凸面鑲嵌焊接有復(fù)合片17、復(fù)合體19，所述螺旋道翼體12 凹面底部的冠部凹槽18內(nèi)依次分別開挖有型號規(guī)格不同，數(shù)量不等非線性排列的螺旋槽泥漿出口第一內(nèi)螺旋噴咀出口 7和第二內(nèi)螺旋噴咀出口 13。所述的鉆頭螺旋體為鎢合金鋼制造。所述的鉆頭牙齒為圓柱形或錐形或三角形非線性布齒。所述的復(fù)合體中鑲嵌后焊接的復(fù)合片鉆頭牙齒和保徑齒以幾何形排列，副道翼以非幾何形排列。所述鉆頭螺旋體中的噴咀為非線性排列的內(nèi)螺旋噴咀。所述內(nèi)螺旋噴咀形狀為圓形或橢圓形。所述內(nèi)螺旋噴咀的直徑為不等徑噴咀。所述脈沖腔形狀為環(huán)形或錐形。圖7、圖8所示，一種藍(lán)寶石內(nèi)螺旋泥漿導(dǎo)流槽式螺旋復(fù)合體全面鉆進(jìn)鉆頭的絲扣連接頭1 一端與鉆桿連接，另一端通過對接焊接縫4與鉆頭螺旋體15連接，所述絲扣連接頭1開有工具凹槽14，所述鉆頭螺旋體15中心部位開挖有內(nèi)螺旋導(dǎo)流槽10、多個螺旋道翼 12、外螺旋道翼6、外螺旋導(dǎo)流槽8、并焊接保徑齒5、焊接牙齒16，所述螺旋道翼12凸面鑲嵌焊接有復(fù)合片17、復(fù)合體19，所述螺旋道翼12凹面底部的冠部凹槽18內(nèi)依次分別開挖有型號規(guī)格不同，數(shù)量不等非線性排列的螺旋槽泥漿出口第一內(nèi)螺旋噴咀出口 7和第二內(nèi)螺旋噴咀出口 13。所述內(nèi)螺旋噴咀形狀為橢圓形和圓形兩種。綜上所述，該鉆頭主體中心部位上有一個帶有螺旋導(dǎo)流槽的泥漿導(dǎo)流管，并帶有尺寸不等的脈沖腔，脈沖腔按不同尺寸可分為單級、雙級和多級。所述旋轉(zhuǎn)中的空心鉆桿給鉆頭提供泥漿或清水，用來破巖、攜砂、降溫、潤滑。所述鉆頭道翼側(cè)面依次分別鑲嵌焊接有不同型號規(guī)格的保徑齒，用來保護(hù)鉆頭直徑。所述鉆頭主體側(cè)面有一個凹槽是用來安裝和拆卸鉆頭的工具槽。鉆頭有多個螺旋道翼，螺旋道翼凸面鑲嵌焊接有復(fù)合片，凹面底部依次分別有型號規(guī)格不同，數(shù)量不等非線性排列的螺旋槽泥漿噴咀。鉆頭螺旋道翼側(cè)面鑲嵌焊接有保徑齒，非線性排列的保徑齒用來保護(hù)鉆頭直徑，以減小井壁對鉆頭直徑的磨損，延長鉆頭使用壽命。鉆頭主體中心部位有螺旋槽泥漿導(dǎo)流管，同時在螺旋槽不同部位上開挖計有擴(kuò)展空腔。有兩級或多級尺寸不等，泥漿經(jīng)此高速流過時可以形成一個或多個脈沖，然后經(jīng)導(dǎo)流管分配給各個噴咀。
在藍(lán)寶石螺旋復(fù)合體和螺旋噴咀現(xiàn)有技術(shù)的配合下，完全形成了一個外螺旋和內(nèi)螺旋結(jié)合的幾何體，在不改變現(xiàn)有機(jī)械轉(zhuǎn)速的條件下，能更進(jìn)一步地提高泥漿的破巖沖擊能力， 螺旋復(fù)合幾何體在國內(nèi)外油田石油開發(fā)中應(yīng)用是第一次，它對增強(qiáng)泥漿在井下的流速，提高井下攜砂能力，增強(qiáng)鉆頭降溫潤滑效果，提高高壓泥漿對巖層瞬間撞擊力，增強(qiáng)破巖橫切力會有很大的作用。內(nèi)螺旋泥漿導(dǎo)流槽在鉆頭上使用視開挖及鉆井深度而定，2800以下的井，井深每超過150米相應(yīng)增加一道螺旋導(dǎo)流槽，用來增加泥漿噴射時瞬間橫切力，脈沖腔是用來配合泥漿導(dǎo)流槽使用的，特別是在3200米以下的深井和5000米以下的超深井上使用，已增加泥漿在井下的破巖橫切力和攜砂、降溫、潤滑能力，鉆頭中使用的脈沖腔也分多種，有單級、雙級和多級的，脈沖腔寬窄尺寸根據(jù)開挖及井深選擇，按現(xiàn)有的鉆井工藝和技術(shù)脈沖腔配合螺旋泥漿導(dǎo)流槽使用最多不應(yīng)超過七道。
權(quán)利要求
1.一種藍(lán)寶石內(nèi)螺旋泥漿導(dǎo)流槽脈沖式螺旋復(fù)合體全面鉆進(jìn)鉆頭，該鉆進(jìn)鉆頭的絲扣連接頭(1) 一端與鉆桿連接，另一端通過對接焊接縫(4)與鉆頭螺旋體(15)連接，所述絲扣連接頭(1)開有工具凹槽(14)，其特征在于鉆頭絲扣連接頭(1)中心部位上端分別開挖有一級脈沖腔(2)、下端開挖有二級脈沖腔(3)，所述鉆頭螺旋體(15)中心部位分別開挖有第一緩沖腔(9)、第二緩沖腔(11)、內(nèi)螺旋導(dǎo)流槽(10)、多個螺旋道翼體(12)、外螺旋道翼 (6)、外螺旋導(dǎo)流槽(8)、并焊接保徑齒(5)、焊接牙齒(16)，所述螺旋道翼體(12)凸面鑲嵌焊接有復(fù)合片(17)、復(fù)合體(19)，所述螺旋道翼體(12)凹面底部的冠部凹槽(18)內(nèi)依次分別開挖有型號規(guī)格不同，數(shù)量不等非線性排列的螺旋槽泥漿出口第一內(nèi)螺旋噴咀出口(7) 和第二內(nèi)螺旋噴咀出口(13)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍(lán)寶石內(nèi)螺旋泥漿導(dǎo)流槽脈沖式螺旋復(fù)合體全面鉆進(jìn)鉆頭， 其特征在于所述的鉆頭螺旋體為鎢合金鋼制造。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍(lán)寶石內(nèi)螺旋泥漿導(dǎo)流槽脈沖式螺旋復(fù)合體全面鉆進(jìn)鉆頭， 其特征在于所述的鉆頭牙齒為圓柱形或錐形或三角形非線性布齒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍(lán)寶石內(nèi)螺旋泥漿導(dǎo)流槽脈沖式螺旋復(fù)合體全面鉆進(jìn)鉆頭， 其特征在于所述的復(fù)合體中鑲嵌后焊接的復(fù)合片鉆頭牙齒和保徑齒以幾何形排列，副道翼以非幾何形排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍(lán)寶石內(nèi)螺旋泥漿導(dǎo)流槽脈沖式螺旋復(fù)合體全面鉆進(jìn)鉆頭， 其特征在于所述鉆頭螺旋體中的噴咀為非線性排列的內(nèi)螺旋噴咀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的藍(lán)寶石內(nèi)螺旋泥漿導(dǎo)流槽脈沖式螺旋復(fù)合體全面鉆進(jìn)鉆頭，其特征在于所述內(nèi)螺旋噴咀形狀為圓形或橢圓形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的藍(lán)寶石內(nèi)螺旋泥漿導(dǎo)流槽脈沖式螺旋復(fù)合體全面鉆進(jìn)鉆頭，其特征在于所述內(nèi)螺旋噴咀的直徑為不等徑噴咀。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍(lán)寶石內(nèi)螺旋泥漿導(dǎo)流槽脈沖式螺旋復(fù)合體全面鉆進(jìn)鉆頭， 其特征在于所述脈沖腔形狀為環(huán)形或錐形。
9.一種藍(lán)寶石內(nèi)螺旋泥漿導(dǎo)流槽式螺旋復(fù)合體全面鉆進(jìn)鉆頭，該鉆進(jìn)鉆頭的絲扣連接頭(1) 一端與鉆桿連接，另一端通過對接焊接縫(4)與鉆頭螺旋體(15)連接，所述絲扣連接頭(1)開有工具凹槽(14)，其特征在于所述鉆頭螺旋體(15)中心部位開挖有內(nèi)螺旋導(dǎo)流槽 (10)、多個螺旋道翼(12)、外螺旋道翼(6)、外螺旋導(dǎo)流槽(8)、并焊接保徑齒(5)、焊接牙齒 (16)，所述螺旋道翼(12)凸面鑲嵌焊接有復(fù)合片(17)、復(fù)合體(19)，所述螺旋道翼(12)凹面底部的冠部凹槽(18)內(nèi)依次分別開挖有型號規(guī)格不同，數(shù)量不等非線性排列的螺旋槽泥漿出口第一內(nèi)螺旋噴咀出口(7)和第二內(nèi)螺旋噴咀出口(13)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述藍(lán)寶石內(nèi)螺旋泥漿導(dǎo)流槽式螺旋復(fù)合體全面鉆進(jìn)鉆頭，其特征在于所述內(nèi)螺旋噴咀形狀為橢圓形和圓形兩種。
全文摘要
本發(fā)明公開了藍(lán)寶石內(nèi)螺旋泥漿導(dǎo)流槽脈沖式螺旋復(fù)合體全面鉆進(jìn)鉆頭，鉆頭絲扣連接頭中心部位上端分別開挖一級脈沖腔、下端開挖二級脈沖腔，螺旋體中心部位分別開挖第一緩沖腔、第二緩沖腔、內(nèi)螺旋導(dǎo)流槽、多個螺旋道翼體、外螺旋道翼、外螺旋導(dǎo)流槽，并焊接保徑齒、焊接牙齒，螺旋道翼體凸面鑲嵌焊接有復(fù)合片、復(fù)合體，螺旋道翼體凹面底部的冠部凹槽內(nèi)依次分別開挖有型號規(guī)格不同，數(shù)量不等非線性排列的螺旋槽泥漿出口第一內(nèi)螺旋噴咀出口和第二內(nèi)螺旋噴咀出口。鉆頭具有良好的穩(wěn)定性，抗沖擊、耐磨損、韌性好、受力均勻的特點(diǎn)，添補(bǔ)了螺旋復(fù)合體鉆頭橫切力的不足，內(nèi)外結(jié)合有效地解決了復(fù)雜地層對鉆頭磨損，延長了鉆頭使用壽命，減少了起鉆次數(shù)。
文檔編號E21B10/43GK102337841SQ20111033309
公開日2012年2月1日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者劉展, 孫穎立, 張強(qiáng), 張粉寧, 王少卿 申請人:劉展