防斜PDC鉆頭榮譽表彰

2016年12月7日，《防斜PDC鉆頭》獲得第十八屆中國專利優(yōu)秀獎。 2100433B

參照圖1的防斜PDC鉆頭主要由鉆頭基體1、刀翼2、PDC切削齒3、噴嘴4、流道5和排屑槽6組成，噴嘴4鑲裝在鉆頭基體1上，刀翼2固定在鉆頭基體1上，PDC切削齒3布置在刀翼2上，刀翼2的外端達不到鉆頭直徑尺寸；在鉆頭冠部端面上，位于水平中心線上面的大約半個圓區(qū)域的每一個刀翼2上最外一顆PDC切削齒3都達到了鉆頭直徑尺寸，組成了具有切削井壁作用的主動切削區(qū)，而位于水平中心線下面的大約半個圓區(qū)域的每一個刀翼2上最外一顆PDC切削齒3都只達到刀翼2的外端，組成了沒有切削井壁作用的被動切削區(qū)。

在容易導致井斜的地層中鉆進時，首先把圖1所示的防斜PDC鉆頭與常規(guī)旋轉鉆具連接起來，一同下入井底，然后開泵循環(huán)鉆井液并加壓旋轉鉆進。在鉆進過程中，假若由于某種原因使井眼發(fā)生了輕微的傾斜，在這種情況下，當主動切削區(qū)旋轉到井眼低邊的時候，由于重力的作用，被動切削區(qū)不接觸高邊井壁，主動切削區(qū)向井斜減小的方向切削出新的低邊井壁；而當主動切削區(qū)旋轉到井眼高邊的時候，由于重力的作用，被動切削區(qū)接觸低邊井壁，主動切削區(qū)仍然是向井斜減小的方向切削出新的高邊井壁，因此隨著旋轉鉆進的不斷進行，井眼的傾斜程度越來越小，也就是說，《防斜PDC鉆頭》具有自動降斜鉆進的優(yōu)點。因為降斜的過程與鉆壓的大小沒有直接的關系，因此，使用《防斜PDC鉆頭》鉆進的時候，為了保持井眼近似垂直不必降低鉆壓，從而可以提高機械鉆速。由于沒有使用價格昂貴的旋轉導向鉆井工具，所以《防斜PDC鉆頭》可以節(jié)省鉆井成本。

1.一種防斜PDC鉆頭，主要由鉆頭基體（1）、刀翼（2）、PDC切削齒（3）、噴嘴（4）、流道（5）和排屑槽（6）組成，噴嘴（4）鑲裝在鉆頭基體（1）上，刀翼（2）固定在鉆頭基體（1）上，PDC切削齒（3）布置在刀翼（2）上，刀翼（2）的外端達不到鉆頭直徑尺寸，其特征是在鉆頭冠部端面上，位于大約半個圓區(qū)域的所有刀翼（2）上最外一顆PDC切削齒（3）都達到鉆頭直徑尺寸，而位于另一個大約半圓區(qū)域的所有刀翼（2）上最外一顆PDC切削齒（3）都只達到刀翼（2）的外端。

《防斜PDC鉆頭》涉及一種石油天然氣鉆井鉆頭，尤其是一種防斜PDC鉆頭。

圖1是《防斜PDC鉆頭》防斜PDC鉆頭一種實施方式的鉆頭冠部端面示意圖。

防斜PDC鉆頭專利目的

《防斜PDC鉆頭》要解決的技術問題是提供一種能夠采用常規(guī)鉆壓鉆進的防斜PDC鉆頭。

防斜PDC鉆頭技術方案

《防斜PDC鉆頭》主要由鉆頭基體、刀翼、PDC切削齒、噴嘴、流道和排屑槽組成，噴嘴鑲裝在鉆頭基體上，刀翼固定在鉆頭基體上，PDC切削齒布置在刀翼上，刀翼的外端達不到鉆頭直徑尺寸；在鉆頭冠部端面上，位于大約半個圓區(qū)域的所有刀翼上最外一顆PDC切削齒都達到鉆頭直徑尺寸，而位于另一個大約半圓區(qū)域的所有刀翼上最外一顆PDC切削齒都只達到刀翼的外端。

防斜PDC鉆頭改善效果

采用這樣的結構后，最外一顆PDC切削齒達到鉆頭直徑尺寸的所有刀翼位于的大約半個圓組成了主動切削區(qū)，而最外一顆PDC切削齒只達到刀翼外端的所有刀翼位于的那大約半個圓組成了被動切削區(qū)，主動切削區(qū)具有切削井壁的作用，而被動切削區(qū)則沒有切削井壁的作用，所以鉆出的井眼直徑大小取決于主動切削區(qū)。在《防斜PDC鉆頭》防斜PDC鉆頭在容易導致井斜的地層中鉆進而且井眼已經(jīng)處于輕微傾斜狀態(tài)的情況下，當主動切削區(qū)旋轉到井眼低邊的時候，由于重力的作用，被動切削區(qū)不接觸高邊井壁，主動切削區(qū)向井斜減小的方向切削出新的低邊井壁；而當主動切削區(qū)旋轉到井眼高邊的時候，由于重力的作用，被動切削區(qū)接觸低邊井壁，主動切削區(qū)仍然是向井斜減小的方向切削出新的高邊井壁，因此隨著旋轉鉆進的不斷進行，井眼的傾斜程度越來越小，就是說，《防斜PDC鉆頭》具有自動降斜的優(yōu)點。這個降斜的過程與鉆壓的大小沒有直接的關系，因此，《防斜PDC鉆頭》防斜PDC鉆頭在容易導致井斜的地層中鉆進時，采用常規(guī)鉆壓也能夠保持井眼近似垂直，從而能夠提高機械鉆速，而與采用旋轉導向鉆井工具的鉆進方法相比較，可以節(jié)省鉆井成本。

常規(guī)PDC鉆頭在裂隙地層、斷裂地層或大傾角地層中鉆進的時候，容易鉆出傾斜的井眼，因此，為了防止井斜，鉆出一個近似垂直的井眼，常常采用降低鉆壓的鉆進方法，但這樣會使機械鉆速顯著降低。既能夠防止井斜又不降低機械鉆速的一種有效方法是采用旋轉導向鉆井工具，但成本太高。