專利名稱：一種新型排屑結(jié)構(gòu)的空氣錘鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種新型排屑結(jié)構(gòu)的空氣錘鉆頭，屬于石油天然氣氣體鉆井井下工具領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氣體鉆井技術(shù)是以空氣作為循環(huán)介質(zhì)的一種欠平衡鉆井技術(shù)?？諝馓娲Ｒ?guī)鉆井中的鉆井液，在鉆柱內(nèi)外循環(huán)，其主要承擔(dān)以下幾個方面作用為空氣錘鉆頭傳遞動力；攜帶巖屑，清洗井底；冷卻鉆頭和鉆具?？諝忮N鉆頭排屑結(jié)構(gòu)直接影響鉆頭的排屑能力，能否 有效地保護井壁，減小其對井壁的沖蝕破壞作用，為井底巖屑的排出提供良好的通道。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，空氣錘鉆頭存在排屑不暢，尤其是鉆頭中心部位存在泥包的現(xiàn)象，導(dǎo)致巖屑不能及時排出井底，巖屑在井底堆積并被重復(fù)破碎，嚴(yán)重影響破巖效率和鉆井速度，導(dǎo)致鉆頭的使用壽命短，增加鉆頭起下鉆次數(shù)，極大增加鉆井成本。另一方面由于高速氣流對井壁的沖刷破壞現(xiàn)象十分嚴(yán)重，常導(dǎo)致井漏的發(fā)生，大量氣體從井壁裂紋處漏失，嚴(yán)重時會造成井壁垮塌，進而造成卡鉆、埋鉆等井下事故的發(fā)生。因此，迫切需要研制出一種提高排屑能力和具有保護井壁穩(wěn)定性的空氣錘鉆頭，以推動空氣錘鉆井技術(shù)的發(fā)展。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新型排屑結(jié)構(gòu)的空氣錘鉆頭，能提聞鉆頭排屑能力，降低井底溫度，保護井壁。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案本實用新型一種新型排屑結(jié)構(gòu)的空氣錘鉆頭，主要由鉆頭體和鉆頭齒組成。鉆頭體主要包括中心平面、小排屑槽、主噴嘴、側(cè)噴嘴、扇形排屑槽構(gòu)成；鉆頭齒均為硬質(zhì)合金球齒。在鉆頭體的中心平面對稱設(shè)計了兩個主噴嘴，所述主噴嘴的直徑為28-30mm，兩個主噴嘴之間的圓心距離為58-64mm，主噴嘴傾角為10° -15° ;同時在鉆頭體的中心平面設(shè)置了四個扇形排屑槽，扇形排屑槽角度為5° -8°，每個扇形排屑槽設(shè)置了一個側(cè)噴嘴，側(cè)噴嘴的直徑為18-22_，側(cè)噴嘴傾角為30° -35°。鉆頭邊緣設(shè)置了多個小排屑槽，以增加鉆頭排屑能力。所述鉆頭牙齒均是硬質(zhì)合金齒。本實用新型的有益效果1、降低流場中漩渦區(qū)域的大小和強度，消除井底中心的滯流和回流現(xiàn)象，減小巖屑被重復(fù)帶回井底的幾率，避免了井底巖屑的重復(fù)破碎，提高中心區(qū)域的排屑能力。2、較常規(guī)空氣錘鉆頭相比，增大了高壓氣體流場的漫流層區(qū)域，可以起到降低井底溫度，保護鉆頭齒在鉆井破巖時產(chǎn)生的熱疲勞效應(yīng)，提高鉆頭的使用壽命，達(dá)到縮短鉆井周期，降低生產(chǎn)成本。3、提高氣體攜帶巖屑能力，減少了氣流對井壁的沖刷，從而起到了保護井壁的作用。

圖I為本實用新型一種新型排屑結(jié)構(gòu)的空氣錘鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖。[0009]圖2為本實用新型的主噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實用新型的側(cè)噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.中心平面；2.小排屑槽；3.硬質(zhì)合金齒；4.主噴嘴；5.側(cè)噴嘴；6.扇形排屑槽；7.主噴嘴流道；8.側(cè)噴嘴流道。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明如圖I、圖2和圖3所示，本實用新型一種新型排屑結(jié)構(gòu)的空氣錘鉆頭，主要由鉆頭 體和鉆頭齒組成，鉆頭體主要包括中心平面I、小排屑槽2、主噴嘴4、側(cè)噴嘴5、扇形排屑槽6構(gòu)成，鉆頭齒均為硬質(zhì)合金球齒3。在鉆頭體的中心平面I對稱設(shè)計了兩個主噴嘴4，所述主噴嘴4的直徑為28-30mm，兩個主噴嘴4之間的圓心距離為58_64mm，主噴嘴流道I中心線與中心平面I垂線的夾角為a，即主噴嘴傾角，a為10° -15°。高壓氣體通過主噴嘴流道7沖擊井底，在井底形成漫流層，使巖屑與基巖分離，克服了常規(guī)鉆頭中心平面I中心區(qū)域存在的泥包現(xiàn)象，提高了破巖效率，漫流層將巖屑攜帶至小排屑槽，排出井外。同時，漫流層充斥整個井底，可以降低硬質(zhì)合金齒3溫度，減少硬質(zhì)合金齒3的熱疲勞效應(yīng)，提高硬質(zhì)合金齒3的使用壽命。在鉆頭體的中心平面I設(shè)置了四個扇形排屑槽6，扇形排屑槽6的旋轉(zhuǎn)角度為5° -8°，每個扇形排屑槽6設(shè)計了一個側(cè)噴嘴5，側(cè)噴嘴5的直徑為18-22mm，側(cè)噴嘴流道8中心線與中心平面I垂線的夾角為P，即側(cè)噴嘴傾角，P為30° -35°。鉆頭邊緣設(shè)置了多個小排屑槽，以增加鉆頭排屑能力。主噴嘴4沖擊井底形成漫流層，將巖屑攜帶至扇形排屑槽6，高壓氣體通過測噴嘴流道8，快速將扇形排屑槽6內(nèi)的巖屑攜帶到鉆桿與井壁之間的環(huán)形空間，排出井外。
權(quán)利要求1.一種新型排屑結(jié)構(gòu)的空氣錘鉆頭,主要由鉆頭體和鉆頭齒組成,鉆頭體主要包括中心平面(I)、小排屑槽(2)、主噴嘴(4)、側(cè)噴嘴(5)、扇形排屑槽(6)構(gòu)成，其特征在于在鉆頭體的中心平面(I)上對稱設(shè)計了兩個主噴嘴(4)，所述主噴嘴(4)的直徑為28-30mm，兩個主噴嘴(4)之間的圓心距離為58-64mm;主噴嘴流道(7)中心線與中心平面(I)垂線的夾角為a，即主噴嘴傾角，a為10° -15°。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種新型排屑結(jié)構(gòu)的空氣錘鉆頭，其特征在于在鉆頭體的中心平面(I)設(shè)置了四個扇形排屑槽(6),扇形排屑槽(6)的旋轉(zhuǎn)角度為5° -8° ,每個扇形排屑槽(6 )設(shè)計了一個側(cè)噴嘴(5 )，側(cè)噴嘴(5 )的直徑為18-22mm ；側(cè)噴嘴流道(8 )中心線與中心平面(I)垂線的夾角為￠, P為30° -35°。
專利摘要本實用新型涉及一種新型排屑結(jié)構(gòu)的空氣錘鉆頭，屬于石油天然氣氣體鉆井井下工具領(lǐng)域，它主要由鉆頭體和鉆頭齒組成。鉆頭體主要包括中心平面、小排屑槽、主噴嘴、側(cè)噴嘴、扇形排屑槽構(gòu)成；在鉆頭體的中心平面對稱設(shè)計了兩個主噴嘴，所述主噴嘴的直徑為28-30mm；兩個主噴嘴之間的圓心距離為58-64mm，主噴嘴傾角為10°-15°；同時設(shè)計了四個扇形排屑槽，扇形排屑槽角度為5°-8°，每個扇形排屑槽設(shè)置了一個側(cè)噴嘴，側(cè)噴嘴的直徑為18-22mm，側(cè)噴嘴傾角為30°-35°。本實用新型能提高氣體攜帶巖屑能力，減少了氣流對井壁的沖刷，從而起到了保護井壁的作用。
文檔編號E21B10/36GK202627971SQ20122028990
公開日2012年12月26日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者李琴, 曾其科, 黃志強, 周已, 朱榮改, 楊嘯, 彭銀華, 王明波 申請人:西南石油大學(xué)