[发明专利]井底负压上返喷嘴PDC钻头

说明书

技术领域

本发明属于石油、地质钻头装置领域，具体涉及一种井底负压上返喷嘴PDC钻头。

背景技术

目前在石油钻井过程中，无论用牙轮钻头或PDC钻头，都要用泥浆或者水利清洗钻头表面使钻头清洁不泥包，但是在掩没喷射条件下，用水压将岩屑冲离井底，各种喷射方法都受到泵压的限制，泵压过高泥浆泵和钻具容易冲坏，影响钻进速度和井下安全，例如，高压喷射钻井。

专利号为201220610777.6的中国专利公开了一种螺旋叶片旋流式流道钻头，这种钻头喷出的水能够形成旋转水射流，旋转水射流与地层岩石形成的夹角对岩石有一个剪切力，剪切力在高压流体作用下将岩石从岩体上剥离下来，从而实现碎岩和清洗钻头的效果，但这种钻头对岩屑上返效果不好。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种岩屑上返效果好、钻头磨损小、使用寿命长的井底负压上返喷嘴PDC钻头。

本发明为解决其技术问题所采取的技术方案为：

所述井底负压上返喷嘴PDC钻头，包括PDC钻头、设置在PDC钻头上的刀翼和PDC钻头内部的多个普通水道，普通水道出水口处设有喷嘴，PDC钻头内部还设有上返水道，上返水道由下水道，弯头和上水道构成，下水道连接弯头，弯头连接上水道，上水道出水口处设有上返喷嘴，喷嘴与上返喷嘴反方向设置。

本发明所述上返水道及上返喷嘴的设置改变了PDC钻头上的水流方向，与普通水道上PDC钻头喷嘴的出水方向相反，普通水道及喷嘴结构与现有PDC钻头一致，在常规钻进泵压条件下，上返水道及上返喷嘴的设置能够加快岩屑的上返速度并阻止井壁掉块停留在PDC钻头之上，减少了PDC钻头对岩屑和井壁掉块的二次破碎和磨损，提高钻进的机械钻速和使用寿命。

所述上返水道设置多个，一般设置1-2个即可，其他水道均为普通水道，在减少岩屑和井壁掉块对PDC钻头的磨损、提高钻进的机械转速的同时，兼顾材料和工艺的节省，合理利用资源。

所述上返水道和上返喷嘴为硬质合金，硬质合金硬度高、耐磨，能够增加上返水道及喷嘴耐磨性，提高PDC钻头的使用寿命。

所述上返水道与上返喷嘴有三种制作方式：

方法一，在PDC钻头内部和刀翼上打通孔，形成上返水道，PDC钻头与刀翼对接的位置为上返水道出水口，在上返水道出水口用丝攻制作内螺纹，然后将上返喷嘴拧在上返水道出水口处，为保证上返水道与上返喷嘴之间的密封性，还可在两者连接处设置密封圈。

方法二，在PDC钻头内部和刀翼上打通孔，将外层镀有硬质合金的上返水道和上返喷嘴采用钎焊焊接，然后将两者再次采用钎焊焊接在PDC钻头内部和刀翼上的通孔内，钎焊可以填充上返水道、上返喷嘴与通孔之间的空隙并使焊料与母材相互扩散，保证上返水道与上返喷嘴之间的密封效果以及上返水道和上返喷嘴的牢固性。

方法三，在PDC钻头内部和刀翼上打通孔，利用无压锓浸法将外层镀有硬质合金的上返喷嘴和上返水道装入石墨模芯，并置入PDC钻头内部和刀翼上的通孔内，而后在缝隙间装满碳化钨振实，再用锰白铜合金熔化后浇铸，此种方法也可以实现上返水道与上返喷嘴之间的密封效果以及上返水道和上返喷嘴的固定。

上返水道与上返喷嘴的设置也可以采取其他可实现的方法，不限于以上三种。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明PDC钻头上返喷嘴喷出的水流方向与其他喷嘴方向相反，利用水利提高岩屑上返速度、清洁井底，使井底产生水压略低于液柱压力，上返喷嘴喷射水压将岩屑剥离PDC钻头，上返水射流使岩屑加速排到地面，这样井底岩屑清理的更为干净、迅速，从而提高机械转速，减轻岩屑和井壁掉块对PDC钻头的磨损，提高PDC钻头的使用寿命。

经验证，在胜利油田坨50一平1井，使用本发明，井斜86度，井深3600～4108m，进尺为580m，纯钻时为93.5h,机械钻速为6.2m/h；临井坨58一斜7井，使用普通PDC钻头，进尺为18m，纯钻时10h，机械钻速1.8m/h，由此可见本发明使用效果相当明显。

附图说明

图1本发明剖视图。

图中：1PDC钻头、2下水道、3弯头、4上水道、5上返喷嘴、6上返水道、7喷嘴、8普通水道、9刀翼。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明进行进一步描述。

实施例1：