[发明专利]带切削翼肋的旋转自进式混合射流钻头

说明书

本发明涉及一种水力喷射径向水平井钻井用的带切削翼肋的旋转自进式混合射流钻头，其包括钻头本体、旋转壳体、及定位螺母。钻头本体后端为中空的变径圆柱体，前端为带混合腔的中心喷嘴。后端中空圆柱体上加工一级后向喷嘴，前端中空圆柱体上加工有多个前向孔眼，其内部装有导流阀；中心喷嘴与钻头本体流道同轴，外部带有螺纹，通过定位螺母对旋转壳体进行定位。旋转壳体前端布置着朝向侧前方的前向喷嘴，旋转壳体外壁加工有螺旋切削翼肋，硬质合金切削齿固设与切削翼肋表面，切削翼肋之间的导流槽中加工有二级后向喷嘴。本发明能够解决水力喷射径向水平井钻进过程中机械钻速较低，井径较小，井眼不规则等问题。

技术领域

本发明涉及水力喷射径向水平井钻井用的钻头装置领域，尤其是涉及一种带切削翼肋的旋转自进式混合射流钻头。

背景技术

随着油气资源勘探开发的不断深入，许多油田步入开发中后期，同时油气资源类型也逐步由常规向非常规转变，油气勘探开发领域逐渐扩展到低孔、低渗、复杂小断块、稠油油藏以及局部剩余油藏以及煤层气、页岩气、致密砂岩气等非常规油藏。水力喷射径向水平井技术利用高压水射流在垂直井眼中的某一个或多个层位钻出一个或多个水平分支井眼，实现“一井多层、一层多眼”开采，从而达到增加油气通道，增大原井眼泄流半径，改善液流方向，提高油气采收率的目的。该技术可以有效的提高单井产量，降低生产成本，同时在非常规油气开采中也极具发展前景。

在目的层快速有效的钻出一定直径和长度的径向井眼是水力喷射径向水平井钻井的核心问题，该技术的核心部件为配套的自进式射流钻头。目前，该技术采用的钻头结构形式主要有多孔射流钻头、旋转射流钻头以及不同设计方式的直旋混合射流钻头，这些结构形式的钻头虽然能够实现在储层中进行钻进，但仍存在着如下亟需解决的重要问题：(1)射流能量利用不足，岩石破碎效率低，机械钻速较低；(2)井径较小，井眼不规则，井眼轨迹无法控制；(3)水平井眼延伸距离短，无法达到设计长度。

鉴于以上现有技术的缺点，本发明的主要目的是提供一种带切削翼肋的旋转自进式混合射流钻头。

发明内容

本发明提出一种带切削翼肋的旋转自进式混合射流钻头，解决了现有技术射流钻头存在的缺陷。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种带切削翼肋的旋转自进式混合射流钻头，其包括钻头本体、旋转壳体、以及定位螺母，其中：

所述钻头本体后端为中空的变径圆柱体，前端为带混合腔的中心喷嘴，所述变径圆柱体后端面加工有螺纹，所述变径圆柱体的端面设有与旋转壳体配合形成密封的环形凸起，所述变径圆柱体包括后端中空圆柱体和前端中空圆柱体，后端中空圆柱体上加工有一级后向喷嘴，前端中空圆柱体上加工有多个前向孔眼，前端中空圆柱体的内部装有导流阀，所述中心喷嘴与钻头本体的流道同轴，所述中心喷嘴的外部带有螺纹，并伸出旋转壳体；

所述旋转壳体的前端布置着朝向侧前方的前向喷嘴，所述旋转壳体外壁加工有切削翼肋，所述切削翼肋的表面布置有硬质合金切削齿，切削翼肋之间的导流槽中加工有二级后向喷嘴，所述旋转壳体的后端设有与其环形凸起配合形成密封的环状凹槽。

与现有技术相比，本发明有益效果如下：(1)中心喷嘴产生的直旋混合射流兼具直射流和旋转射流的优点，能够形成深度较大，直径较大的井眼；前向喷嘴产生的射流具有三维速度，能够使旋转壳体自转，利于井眼规则。

(2)切削翼肋起到稳定支撑作用，利于井身轨迹的控制，旋转后其上的硬质合金切削齿能够切屑井筒周围岩石，利于井径扩大和井眼规则，减少钻头的摩擦阻力。

(3)两级后向喷嘴为钻头提供自进力，利于提高井眼的延伸长度。

(4)本发明结构简单，组成部件少，保证工具的可靠性。

本发明进一步的改进如下：