[实用新型]一种能将井壁陶瓷化的钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种能将井壁陶瓷化的钻头。 

背景技术

钻头是钻井过程中直接与岩石接触，通过切削、冲压封作用破碎岩石的工具。目前钻井工程中广泛应用机械能进行破岩，采用的钻头主要由牙轮钻头、PDC钻头、金刚石钻头等。现场应用情况表明，牙轮钻头破岩效率低，单只钻头进尺少，容易发生掉牙轮卡钻等井下事故；PDC钻头磨损速度快，吃入困难；金刚石钻头也同样存在钻进速度慢、寿命较短的问题，这些都严重影响了油气勘探开发的速度。 

 为了提高钻探效率，国内外石油工作者都在加紧研究高效破岩工具和方法，并提出了一些热能钻井破岩方法，包括激光钻井、热熔钻井、等离子体通道钻井、热力综合破岩等技术。这些技术均论证了高温能够有效地降低岩石强度，从而使钻井速度提高10-100倍。这些技术目前大多处于室内研究阶段，配套装置也不成熟，离现场推广应用还存在一定距离。 

面对油气勘探开发的程度加深、难度加大、开发成本高等问题，必须要提高钻井质量。我国东西部存在着大量的复杂坚硬地层，而西部地区油气藏埋藏普遍较深，急需解决深部地层钻井效率低的问题，提高破岩效率是加快钻井速度的最优途径。而目前用于钻井的钻头钻入深度已经局限在12000 米左右，已无法提高钻井深度。 

综上所述，常规机械破岩工具提高机械钻速效果不够显著、新型破岩技术的配套设备不能实现工业化应用，急需研发一种新型的钻头，能通过机械-热能综合破岩方法提高钻进速度、节省钻井成本，并对于加快油气资源勘探开发速度具有重大的意义。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中存在的技术问题提供一种能提高钻井效率、易导向控制的能将井壁陶瓷化的钻头。 

本实用新型所采用的技术方案为：一种能将井壁陶瓷化的钻头，其特征在于它包括接头、钻头本体、造壁器、钻头切削齿、燃烧室，接头的下端与钻头本体连接，造壁器卡装在钻头本体上，所述钻头切削齿设置在钻头本体的下端；在接头内设置中心管路和燃烧枪，中心管路的下端设置燃烧枪，燃烧枪的下端设置火焰喷嘴；在钻头本体内部设置燃烧室，在钻头本体的下端设有高温气体喷嘴，燃烧室的两端分别连通火焰喷嘴和高温气体喷嘴；在接头内设有外环形管路，外环形管路与燃烧枪的空气入口相连通。 

按上述技术方案，在钻头本体的外周设置第一冷却装置，所述钻头切削齿沿钻头本体的下端面周向间隔设置，在钻头切削齿的外周套装有第二冷却装置，所述第一、第二冷却装置与接头上的外环形管路相连通。 

按上述技术方案，所述第一冷却装置包括第一多孔层，第一多孔层设置在钻头本体的外周面，并与钻头本体固连上，在第一多孔层上设置有多个冷气流出孔，在第一多孔层和钻头本体外周面之间设置有第一冷气流通道，在钻头本体内设置有内环空管将第一冷气流通道与外环形管路相连通；所述第二冷却装置包括第二多孔层，第二多孔层设置在钻头切削齿的外周面，并与钻头切削齿固连上，在第二多孔层上设置有多个冷气流出孔，在第二多孔层和钻头切削齿之间设置有第二冷气流通道，在钻头本体内设置有内环空管将第二冷气流通道与外环形管路相连通。 

按上述技术方案，在钻头本体的外周面和钻头切削齿的外周面均设置有高温隔热层。 

按上述技术方案，所述高温气体喷嘴为环形，第二冷却装置与高温气体喷嘴外周面之间留有间隙。 

按上述技术方案，在钻头本体内设置有与外环形管路相连通的空气预热回路，所述空气预热回路与燃烧枪的空气入口相连通。 

按上述技术方案，所述内环空管与空气预热回路相连通。 

按上述技术方案，所述造壁器的下端设置倒角，使造壁器下端的端面外径与钻头本体的外径相等。 

按上述技术方案，所述燃烧枪包括混气室，打火装置，打火装置设置在混气室内，混气室与外环形管路相连通。 

按上述技术方案，在燃烧室的内壁设置有钨钢层。 

本实用新型所取得的有益效果为： 

1、本实用新型通过高温气体使岩石的上表层迅速升温，从而使岩石的强度下降且处于低温状态，然后通过钻头切削破坏其正下方的高温低强度的岩石，显著提高破岩效率，大幅度提高机械钻速，缩短建井周期，从而降低钻探成本；

2、本实用新型利用燃烧的热能经过造壁器将井壁融化，冷却后形成陶瓷井壁，使井眼更稳定，不容易发生坍塌和掉块等井下复杂情况，提高井眼质量；

3、井壁岩石被造壁器压紧融化的过程中，岩石成分的团聚状态发生改变,导致其熔化成玻璃状，孔隙度显著下降，高压流体不能通过，井筒和地层之间的流体不能发生流通，从而保护储层；