申请/专利权人：邓立宇

申请日：2017-12-11

公开（公告）日：2024-01-19

公开（公告）号：CN107842316B

主分类号：E21B10/43

分类号：E21B10/43;E21B10/54;E21B10/60

优先权：["20170624 CN 2017104897429"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.01.19#授权;2018.04.20#实质审查的生效;2018.03.27#公开

摘要：本发明属于钻具设备技术领域，具体公开了一种井底局部减压的提速钻头，包括合金钢芯，合金钢芯上均布有多个刀翼；刀翼呈涡轮叶片状且顶端汇集在合金钢芯的中心线上；刀翼上设有金刚石切削齿；刀翼的数量为5‑9个；刀翼与合金钢芯为一体化结构。本发明有效提高钻速且稳定性好。

主权项：1.一种井底局部减压的提速钻头，其特征在于：包括合金钢芯，所述合金钢芯上均布有多个刀翼；所述刀翼呈涡轮叶片状且顶端汇集在合金钢芯的中心线上；所述刀翼上设有金刚石切削齿；所述刀翼的数量为5-9个；所述刀翼与合金钢芯为一体化结构；所述合金钢芯内部设有中心水孔；所述刀翼的顶部汇集处设有与中心水孔相连通的中心喷嘴，相邻的刀翼之间还设有上侧面喷嘴；所述相邻的刀翼之间还设有反向喷嘴，所述反向喷嘴倾斜设置且倾斜角度为30-75°。

全文数据：一种井底局部减压的提速钻头技术领域[0001]本发明属于钻具设备技术领域，涉及一种钻头，特别是一种井底局部减压的提速钻头。背景技术[0002]金刚石钻头的破岩效果，除与岩性以及外界因素有关外，井内液柱压力大小也是影响机械钻速的一个极重要因素，井底液柱压力相当于井底围压，对井底岩石产生“各向压缩效应”，导致岩石压入强度增加和塑性增大，破碎过程中的破碎坑体积减小，钻速降低。大量的现场结果表明，降低井底泥浆柱压力可以大大提高钻速，欠平衡钻井及气体钻井提速就是据于该原理而提出的。目前降低井底泥浆柱压力的方法是降低井内泥浆密度，但降低泥浆密度，会导致整个井筒的泥浆柱压力降低，不能对已钻井井段井壁提供足够的支撑力和压力，易导致井壁坍塌和井喷事故，对很多地层无法使用。为解决上述问题需要研发一个工具，可以在保持井内泥浆密度不变的情况下，实现井底局部降压，在保障井眼稳定和不发生井喷事故的前提下达到提高钻速的目的。发明内容[0003]本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种有效提高转速且稳定性好的井底局部减压的提速钻头。[0004]本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的，一种井底局部减压的提速钻头，包括合金钢芯，合金钢芯上均布有多个刀翼，所述刀翼呈涡轮叶片状且顶端汇集在合金钢芯的中心线上；所述刀翼上设有金刚石切削齿;所述刀翼的数量为5-9个;所述刀翼与合金钢芯为一体化结构。[0005]优选的，所述合金钢芯内部设有中心水孔;所述刀翼的顶部汇集处设有与中心水孔相连通的中心喷嘴，相邻的刀翼之间还设有上侧面喷嘴。[0006]优选的，所述刀翼上设有反向喷嘴。[0007]优选的，所述相邻的刀翼之间还设有反向喷嘴。[0008]优选的，所述上侧面喷嘴处于反向喷嘴和中心喷嘴之间；所述上侧面喷嘴和反向喷嘴均与中心水孔相连通。[0009]优选的，所述刀翼倾斜设置且倾斜角度为15-75°。[0010]优选的，所述反向喷嘴倾斜设置且倾斜角度为15-75°。[0011]优选的，所述中心水孔的尾部设有螺纹接口。[0012]与现有技术相比，本发明的有益效果为:本发明的金刚石钻头，其钻头的刀翼为涡轮构型，通过改变钻头刀翼的形状和角度，使之形成涡轮叶片状，在钻头高速旋转时可使水流产生向上排出的力，对井底钻头作用面的钻井液产生一个提升力，使井底岩石所受的泥浆柱压力降低，可以大大提高钻头齿切削效率，从而提高钻速;由于反向喷嘴可以提供与钻头进给方向相反的水流，因此钻头头部至反向喷嘴处可以产生负压梯度，引导含有岩屑的水流向外排出，利于岩屑进入流道，避免重复破碎，且反向喷嘴喷出的液流可以冲洗涡轮状刀翼，防止刀翼泥包，保障涡轮刀翼的降压效果，在达到清洗刀翼的同时进一步使井底岩石所受的泥浆柱压力降低，从而提高钻速。附图说明[0013]图1为本发明实施例一的结构示意图；图2为本发明实施例一的结构示意图；图3为本发明实施例一的结构示意图；图4为本发明实施例一的结构示意图；图5为本发明实施例一的结构半剖图；图6为本发明实施例一的结构半剖图；图7为本发明实施例一使用时的水流示意图。[00M]1、合金钢芯;2、中心喷嘴;3、上侧面喷嘴;4、反向喷嘴;5、螺纹接口；6、刀翼;7、金刚石切削齿;8、中心水孔;9、钻杆。具体实施方式[0015]实施例一一种井底局部减压的提速钻头，如图1-7所示，包括合金钢芯1，合金钢芯1上均布有多个刀翼6,刀翼6呈涡轮叶片状且顶端汇集在合金钢芯1的中心线上；刀翼6上设有金刚石切削齿7;刀翼6的数量为六个;刀翼6与合金钢芯1为一体化结构。[0016]合金钢芯1内部设有中心水孔8;刀翼6的顶部汇集处设有与中心水孔8相连通的中心喷嘴2,相邻的刀翼6之间还设有上侧面喷嘴3。相邻的刀翼6之间还设有反向喷嘴4。上侧面喷嘴3处于反向喷嘴6和中心喷嘴2之间；上侧面喷嘴3和反向喷嘴6均与中心水孔8相连通。刀翼6倾斜设置且倾斜角度为45°。反向喷嘴4倾斜设置且倾斜角度为30°。中心水孔8的尾部设有螺纹接口且与钻杆9相连。[0017]实施例二一种井底局部减压的提速钻头，包括合金钢芯，合金钢芯上均布有多个刀翼，刀翼呈涡轮叶片状且顶端汇集在合金钢芯的中心线上；刀翼上设有金刚石切削齿；刀翼的数量为9个;刀翼与合金钢芯为一体化结构。[0018]合金钢芯内部设有中心水孔;刀翼的顶部汇集处设有与中心水孔相连通的中心喷嘴，相邻的刀翼之间还设有上侧面喷嘴。相邻的刀翼之间还设有反向喷嘴。上侧面喷嘴处于反向喷嘴和中心喷嘴之间；所述上侧面喷嘴和反向喷嘴均与中心水孔相连通。刀翼倾斜设置且倾斜角度为75°。反向喷嘴倾斜设置且倾斜角度为75°。中心水孔的尾部设有螺纹接口。[0019]实施例三反向喷嘴设置在刀翼上。[0020]实施例四经流体力学数值模拟软件计算，井身3500米，钻井液密度密度1.7gcm3，，粘度40S，钻杆转数260转rmin，井底砖头压力是47-52Mpa，比使用正常钻头条件下，井底降低l〇Mpa左右，其中刀翼的倾斜角为25°，钻头刀翼旋转产生的3-4Mpa，反向喷嘴设置在相邻刀翼之间且反向喷嘴的倾角为26°。钻头的反向喷嘴可产生4-5Mpa，由此可见本发明使用效果相当明显。

权利要求：1.一种井底局部减压的提速钻头，其特征在于:包括合金钢芯，所述合金钢芯上均布有多个刀翼;所述刀翼呈涡轮叶片状且顶端汇集在合金钢芯的中心线上;所述刀翼上设有金刚石切削齿;所述刀翼的数量为5-9个;所述刀翼与合金钢芯为一体化结构。2.根据权利要求1所述的井底局部减压的提速钻头，其特征在于:所述合金钢芯内部设有中心水孔;所述刀翼的顶部汇集处设有与中心水孔相连通的中心喷嘴，相邻的刀翼之间还设有上侧面喷嘴。3.根据权利要求2所述的井底局部减压的提速钻头，其特征在于:所述刀翼上设有反向喷嘴。4.根据权利要求2所述的井底局部减压的提速钻头，其特征在于:所述相邻的刀翼之间还设有反向喷嘴。5.根据权利要求3或4所述的井底局部减压的提速钻头，其特征在于:所述上侧面喷嘴处于反向喷嘴和中心喷嘴之间;所述上侧面喷嘴和反向喷嘴均与中心水孔相连通。6.根据权利要求5所述的井底局部减压的提速钻头，其特征在于:所述刀翼倾斜设置且倾斜角度为15-75°。7.根据权利要求6所述的井底局部减压的提速钻头，其特征在于:所述反向喷嘴倾斜设置且倾斜角度为15-75°。8.根据权利要求7所述的井底局部减压的提速钻头，其特征在于:所述中心水孔的尾部设有螺纹接口。

百度查询： 邓立宇 一种井底局部减压的提速钻头

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