[发明专利]一种挤密固壁钻头及钻井工具

说明书

本发明提供了一种挤密固壁钻头及钻井工具，所述挤密固壁钻头适用于气体钻井，该钻头包括依次连接的接头、凹型体、圆台体和台阶体。台阶体包括同轴设置的多级环形台阶，从上到下，台阶体的直径逐渐增大，台阶体能够将岩屑向周边挤压压实井壁；圆台体为梯形圆台，从上到下，圆台体的直径逐渐增大且圆台体的上端直径与台阶体的下端直径相同，圆台体能够进一步压实、光滑井壁；从上到下，凹型体的直径逐渐减小且其上端直径与圆台体下端直径相同；凹型体能够对孔壁产生二次挤密作用；接头设置在凹型体的下端以连接冲击器。所述钻井工具包括上述的挤密固壁钻头。挤密固壁钻头不会导致井壁失稳，能够有效避免设计层段变短或提前结束气体钻井。

技术领域

本发明涉及气体钻井随钻固壁钻头技术领域，具体的，涉及一种挤密固壁钻头及钻井工具。

背景技术

随着科技的进步，钻井技术得到了迅速发展，尤其是气体钻井技术，由于其明显的优势，引起了国内使用气体钻井的热潮。气体钻井技术在钻井提速、低压低渗储层的发现和效益开发方面发挥了重要作用。仅川渝地区2008年气体钻井就实施90井次，进尺99868m，有效提高钻井速度4～14倍。然而，井壁失稳一直是困扰气体钻井发展的瓶颈难题，据统计，约三分之一的气体钻井因井壁不稳定而导致设计层段较短或提前结束气体钻井。因此，井壁稳定是气体钻井过程中需要首先要考虑解决的问题，它是钻井设计中能否采用气体钻井的先决条件。

所以，有必要开展气体钻井固壁技术专用挤密钻头研制，进一步扩展气体钻井技术的适应范围，提高气体钻井进尺。

申请号为“CN201310559444.4”、名称为“旋冲挤密钻头”的中国专利公开了一种适用于冲击回转挤密钻进工况的旋冲挤密钻头。该钻头由第一硬质合金球齿、钻头体、密封罩、下接头、砧座、回程弹簧、第二硬质合金球齿、密封圈、第三硬质合金球齿构成。旋冲挤密钻头配合冲击矛冲击回转挤密钻进时，钻头体表面第二硬质合金球齿在钻头体回转动作下切削地层，钻头体端部的第一硬质合金球齿和第三硬质合金球齿在冲击载荷作用下将地层中卵石、漂石击碎后再挤压至侧壁，破碎下来的岩渣屑通过螺旋容渣槽排出至钻头体圆柱段，钻头体圆柱段将岩渣屑挤入孔壁周围的地层中，实现挤密钻进。该钻头可配合冲击矛实现旋冲挤密钻进，普遍适用于冻土、沙土、砂卵石层等地层，并可获得较高钻进效率和良好的钻孔质量。但该钻头与本申请的结构不同，且未考虑大排量气体携砂对侧壁冲刷造成的二次破坏，不具备二次挤密功能。

申请号为“CN201820912138.2”、名称为“一种螺旋挤土钻头”的中国专利公开了一种适用于土木工程用螺旋挤土钻头。该钻头包括钻尖、挤土杆和螺旋叶片。挤土杆的下端设有钻尖，挤土杆的上端与钻杆连接，挤土杆上设有至少一个挤土扩体单元，挤土扩体单元由下向上呈直径逐渐减小的锥台状，挤土杆和挤土扩体单元由下向上连续缠绕有挤扩螺旋叶片，挤扩螺旋叶片与钻杆上的螺旋叶片光滑连接，挤扩螺旋叶片由下向上呈直径逐渐增大的锥台状，缠绕在挤土杆和挤土扩体单元上的挤扩螺旋叶片的螺距由下向上逐渐增大，通过上锥形的挤土扩体单元和锥形的挤扩螺旋叶片同时作用实现快速下钻、扩孔，具有挤土效果好、挤土效率高、增大桩的承载力和摩阻力的螺旋挤土钻头等优点。但该钻头与本申请的结构不同，且未见其适用于石油钻井领域。

申请号为“CN201720018390.4”、名称为“一种冲击回转挤密钻头”的中国专利公开了一种涉及钻孔技术领域的冲击回转挤密钻头。该钻头包括接头、柱状体和锥形体。接头上设置有方形卡槽，方形卡槽连接至冲击器，方形卡槽的中间位置设置有内进风道，内进风道贯通柱状体和锥形体，内进风道与内分气道贯通，内分气道设置在锥形体的内侧，内分气道与锥形体凹槽上排气孔连通，凹槽排气孔连通至锥形体凹槽，锥形体凹槽设置在锥形体的外侧面，锥形体凹槽连通至排气槽。钻杆上面的卡口插入接头的方形卡槽内。方形卡槽上还设置有插销孔，插销孔内设置有连接插销，连接插销将冲击器和方形卡槽固定连接。该钻头实现冲击回转挤密成孔，孔壁光滑、不坍塌，抗拔力强，钻进效率高，成孔质量好，施工现场无污染。但该钻头与本申请的结构不同，也不具备二次挤密功能。