[发明专利]内排屑射流降压钻头

说明书

本发明提供一种内排屑射流降压钻头，包括，聚晶金刚石复合片PDC钻头主体，所述PDC钻头主体内部设置有降压结构、抽屑结构和输送初始钻井液的主流道，所述PDC钻头底端设置有排屑槽；所述降压结构和所述主流道连通并与所述主流道反向设置，所述抽屑结构分别和所述降压结构以及所述排屑槽连通，所述降压结构用于使通过所述主流道的初始钻井液从所述降压结构反向冲出以产生负压，所述抽屑结构用于利用所述负压将携岩钻井液通过所述排屑槽吸入所述PDC钻头主体内部。本发明提供的内排屑射流降压钻头能够加速携岩钻井液的流动，高效的清洗井底岩屑和岩渣，提高钻井的效率，避免井底压持效应和岩屑重复破碎的问题。

技术领域

本发明涉及钻井工具技术，尤其涉及一种内排屑射流降压钻头，属于钻井与油气工程技术领域。

背景技术

加快非常规油气的勘探开发速度，降低勘探开发成本，对于推进我国非常规油气产业化，实现“非常规油气革命”，缓解我国油气供需矛盾，具有重要的战略意义。

钻井速度是影响非常规油气成本的主要因素之一。一口典型的油气井中，接近50％的费用用于机械钻进。据美国的研究与实践表明：如果钻井效率提高一倍，总的钻井费用可以降低约25％。因此，提高机械钻速是降低钻井成本、实现效益最大化的首要追求。

降低井底压力并实现井底局部反循环能够有效提高机械钻速，一方面降低井底压差会降低井底待破碎岩石的塑性，并使得井底岩石由塑性向脆性转变，从而降低破碎强度，提高破碎效率；另一方面实现井底局部反循环会减轻或消除井底岩屑的压持效应，促使新产生的岩屑及时脱离井底岩石母体，避免重复破碎。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种内排屑射流降压钻头，用来提高钻井的效率。

本发明提供一种内排屑射流降压钻头，包括：聚晶金刚石复合片PDC钻头主体，所述PDC钻头主体内部设置有降压结构、抽屑结构和输送初始钻井液的主流道，所述PDC钻头底端设置有排屑槽；

所述降压结构和所述主流道连通并与所述主流道反向设置，所述抽屑结构分别和所述降压结构以及所述排屑槽连通，所述降压结构用于使通过所述主流道的初始钻井液从所述降压结构反向冲出以产生负压，所述抽屑结构用于利用所述负压将携岩钻井液通过所述排屑槽吸入所述PDC钻头主体内部。

如上所述的内排屑射流降压钻头，其中，所述降压结构包括反向高速射流喷嘴以及与所述反向高速射流喷嘴的出口连通，并沿所述主流道的反方向延伸的负压输送通道；

所述反向高速射流喷嘴的入口与所述主流道连通。

如上所述的内排屑射流降压钻头，其中，所述反向高速射流喷嘴的轴线与所述主流道的轴线之间的夹角为β，0°≤β＜90°。

如上所述的内排屑射流降压钻头，其中，所述抽屑结构包括初始钻井液正向射流喷嘴以及岩屑吸入管；

所述初始钻井液正向射流喷嘴的入口与所述主流道的底端连通，所述初始钻井液正向射流喷嘴的出口设置在所述排屑槽的近端，所述岩屑吸入管的入口设置在所述排屑槽的远端，所述岩屑吸入管的出口与所述负压输送通道连通。

如上所述的内排屑射流降压钻头，其中，所述初始钻井液正向射流喷嘴的轴线与所述主流道的轴线之间具有夹角。

如上所述的内排屑射流降压钻头，其中，所述负压输送通道由底端至顶端包括依序连通的负压室、喉管以及旁通管，

所述负压室的第一入口与所述反向高速射流喷嘴的出口连通；

所述负压室的第二入口与所述岩屑吸入管的出口连通。

如上所述的内排屑射流降压钻头，其中，所述旁通管为两端口径不等的管，其中，大口径端口为所述旁通管的出口，小口径端口为所述旁通管的入口。