[实用新型]一种用于微钻试验刚体PDC无心钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于微钻试验刚体PDC无心钻头，属于石油工程钻井用钻头技术领域。

背景技术

在设计PDC钻头时，必须针对典型的岩层，研究PDC复合片最合理的前倾角及旁通角，以保证PDC复合片的寿命以及对岩层的攻击力都达到最大化，目前，多采用仿真分析的方法进行力学分析来确定角度是否合理，但由于仿真分析软件对结构分析具有一定的局限性，而且对计算机配置要求高，导致分析的结果往往与实际具有较大的差别，而且仿真分析的结果缺少实际应用的验证。

对已经确定设计好前倾角及旁通角的PDC钻头，选择最合适的钻井参数如钻井液参数、钻压及转速也比较困难，现在多使用仿真软件分析，或根据已钻井的经验数据推导出该PDC钻头的钻井参数，这样得出的结果在实际应用中并不能达到十分满意的效果。

确定岩石的可钻性也可以通过微钻试验来实现，选取典型的岩石制作样本，通过微钻试验获取钻速指标、磨损指标作为评价岩石可钻性的标准。

专利CN200910009190.2公开了一种微取心PDC钻头，主要由钻头基体、刀翼、PDC切削齿、喷嘴、流道和排屑槽组成，喷嘴安装在钻头基体上，刀翼固定在钻头基体上，PDC切削齿布置在刀翼上；钻头中心区域没有布置PDC切削齿；钻头基体中心区域有一个允许钻头钻进时形成的微岩心进入的凹槽，与凹槽平滑连接为一体的大流道比其它流道深，而且其周向尺寸是随着钻头径向尺寸的增大而增大的；排屑槽在钻头径向上的宽度大于微岩心的直径。但该钻头的主要目的是为了保证地面上能够获取尺寸比普通岩屑大得多的微岩心，供地质工作者作岩石信息鉴定之用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于微钻试验刚体PDC无心钻头，该钻头用于微钻试验后，对解决现有技术中存在的无法确定钻头结构参数、钻井工艺参数及岩石的可钻性具有一定的帮助。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于微钻试验刚体PDC无心钻头，包括钻头刚体、保径齿、PDC复合片，钻头刚体上开有水眼，钻头刚体外侧开排屑槽和保径齿安装槽，保径齿安装在钻头刚体外侧的保径齿安装槽内，钻头刚体上部为接头，下部为PDC复合片安装槽，PDC复合片安装槽呈120°均布，深度为PDC复合片的半径；PDC复合片安装在钻头刚体下部的PDC复合片安装槽内。

PDC复合片安装槽的前倾角为5-25°，旁通角为5-20°。

所述的钻头刚体（1）外侧的排屑槽（5）为梅花状。

钻头刚体上开有水眼为3个，呈120°均布。

本实用新型可通过改变PDC复合片前倾角及旁通角的角度，制作成系列钻头，采用不同的钻井参数进行微钻试验，评判PDC复合片切削齿倾角对地层的适应性，即可确定合适的钻头结构参数、选择适宜的钻井参数、对岩石的可钻性进行分级。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图2为图1中钻头刚体1的仰视图。

图3为图1仰视图。

具体实施方式

下面结合附图对实用新型作进一步说明。

参照图1~图3，本实用新型实施例由钻头刚体1、保径齿2、PDC复合片3组成，钻头刚体1上开有水眼4，钻头刚体1外侧开排屑槽5和保径齿安装槽6，保径齿2安装在钻头刚体1外侧的保径齿安装槽6内，钻头刚体1上部为接头7，下部为PDC复合片安装槽8，PDC复合片安装槽8呈120°均布，深度为PDC复合片3的半径；PDC复合片3安装在钻头刚体1下部的PDC复合片安装槽8内。

所述的PDC复合片安装槽8的前倾角为5-25°，旁通角为5-20°。

所述的钻头刚体1外侧的排屑槽5为梅花状。

所述的钻头刚体1上的水眼4为3个，呈120°均布。

本实用新型在作业过程中时，为了验证已确定PDC复合片3前倾角及旁通角的合理性，使PDC复合片安装槽8前倾角在5-25°间变动，旁通角在5-20°间变动，制作成系列微型钻头，然后采用不同的钻井参数进行微钻试验，PDC复合片3不断的切削岩石，钻井液通过水眼4冷却PDC复合片3，并将钻屑从排屑槽5中携带出来，保径齿2能防止钻头外径被磨损。根据微钻头钻进的机械钻速及PDC复合片3的磨损程度评判切削齿倾角对地层的适应性、选择合适的钻井参数、以及对岩石的可钻性进行分级。