[发明专利]一种井底局部减压的提速钻头

说明书

技术领域

本发明属于钻具设备技术领域，涉及一种钻头，特别是一种井底局部减压的提速钻头。

背景技术

金刚石钻头的破岩效果，除与岩性以及外界因素有关外，井内液柱压力大小也是影响机械钻速的一个极重要因素，井底液柱压力相当于井底围压，对井底岩石产生“各向压缩效应”，导致岩石压入强度增加和塑性增大，破碎过程中的破碎坑体积减小，钻速降低。大量的现场结果表明，降低井底泥浆柱压力可以大大提高钻速，欠平衡钻井及气体钻井提速就是据于该原理而提出的。目前降低井底泥浆柱压力的方法是降低井内泥浆密度，但降低泥浆密度，会导致整个井筒的泥浆柱压力降低，不能对已钻井井段井壁提供足够的支撑力和压力，易导致井壁坍塌和井喷事故，对很多地层无法使用。为解决上述问题需要研发一个工具，可以在保持井内泥浆密度不变的情况下，实现井底局部降压，在保障井眼稳定和不发生井喷事故的前提下达到提高钻速的目的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种有效提高转速且稳定性好的井底局部减压的提速钻头。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的，一种井底局部减压的提速钻头，包括合金钢芯，合金钢芯上均布有多个刀翼，所述刀翼呈涡轮叶片状且顶端汇集在合金钢芯的中心线上；所述刀翼上设有金刚石切削齿；所述刀翼的数量为5-9个；所述刀翼与合金钢芯为一体化结构。

优选的，所述合金钢芯内部设有中心水孔；所述刀翼的顶部汇集处设有与中心水孔相连通的中心喷嘴，相邻的刀翼之间还设有上侧面喷嘴。

优选的，所述刀翼上设有反向喷嘴。

优选的，所述相邻的刀翼之间还设有反向喷嘴。

优选的，所述上侧面喷嘴处于反向喷嘴和中心喷嘴之间；所述上侧面喷嘴和反向喷嘴均与中心水孔相连通。

优选的，所述刀翼倾斜设置且倾斜角度为15-75°。

优选的，所述反向喷嘴倾斜设置且倾斜角度为15-75°。

优选的，所述中心水孔的尾部设有螺纹接口。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的金刚石钻头，其钻头的刀翼为涡轮构型，通过改变钻头刀翼的形状和角度，使之形成涡轮叶片状，在钻头高速旋转时可使水流产生向上排出的力，对井底钻头作用面的钻井液产生一个提升力，使井底岩石所受的泥浆柱压力降低，可以大大提高钻头齿切削效率，从而提高钻速；由于反向喷嘴可以提供与钻头进给方向相反的水流，因此钻头头部至反向喷嘴处可以产生负压梯度，引导含有岩屑的水流向外排出，利于岩屑进入流道，避免重复破碎，且反向喷嘴喷出的液流可以冲洗涡轮状刀翼，防止刀翼泥包，保障涡轮刀翼的降压效果，在达到清洗刀翼的同时进一步使井底岩石所受的泥浆柱压力降低，从而提高钻速。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为本发明实施例一的结构示意图；

图3为本发明实施例一的结构示意图；

图4为本发明实施例一的结构示意图；

图5为本发明实施例一的结构半剖图；

图6为本发明实施例一的结构半剖图；

图7为本发明实施例一使用时的水流示意图。

1、合金钢芯；2、中心喷嘴；3、上侧面喷嘴；4、反向喷嘴；5、螺纹接口；6、刀翼；7、金刚石切削齿；8、中心水孔；9、钻杆。

具体实施方式

实施例一

一种井底局部减压的提速钻头，如图1-7所示，包括合金钢芯1，合金钢芯1上均布有多个刀翼6，刀翼6呈涡轮叶片状且顶端汇集在合金钢芯1的中心线上；刀翼6上设有金刚石切削齿7；刀翼6的数量为六个；刀翼6与合金钢芯1为一体化结构。

合金钢芯1内部设有中心水孔8；刀翼6的顶部汇集处设有与中心水孔8相连通的中心喷嘴2，相邻的刀翼6之间还设有上侧面喷嘴3。相邻的刀翼6之间还设有反向喷嘴4。上侧面喷嘴3处于反向喷嘴6和中心喷嘴2之间；上侧面喷嘴3和反向喷嘴6均与中心水孔8相连通。刀翼6倾斜设置且倾斜角度为45°。反向喷嘴4倾斜设置且倾斜角度为30°。中心水孔8的尾部设有螺纹接口且与钻杆9相连。

实施例二

一种井底局部减压的提速钻头，包括合金钢芯，合金钢芯上均布有多个刀翼，刀翼呈涡轮叶片状且顶端汇集在合金钢芯的中心线上；刀翼上设有金刚石切削齿；刀翼的数量为9个；刀翼与合金钢芯为一体化结构。