[发明专利]流道表面具有微织构的抗泥包钻头

说明书

本发明涉及石油天然气、地热、物探等钻井设备技术领域，是一种流道表面具有微织构的抗泥包钻头包括上部设有若干个刀翼的钻头本体，相邻的两个刀翼与钻头本体外侧形成流道槽，流道槽底壁上设有第一微织构。流道槽底壁为岩屑集聚最多的地方，在此处设置第一微织构，能有效阻止岩屑集聚及整个流道槽被堵塞，第一微织构还能够增加流道槽底壁的粗糙度，更有助于钻头储存微量钻井液，从而在接触表面形成润滑膜，等效于在流道槽底壁上设置微型动力润滑轴承，增强流体动压效应，在井下钻头钻进过程中，能够有效减小摩擦并避免钻头泥包，同时可以增加岩屑的卷曲程度，提高了断屑能力，迫使岩屑碎裂，使岩屑难以附着和成团，有着良好的工程应用价值。

技术领域

本发明涉及石油天然气、地热、物探等钻井设备技术领域，是一种流道表面具有微织构的抗泥包钻头。

背景技术

聚晶金刚石复合片（PDC）钻头是利用聚晶金刚石复合片（即PDC齿，亦简称切削齿或齿）对岩石产生刮切或剪切作用破岩的钻头，是现今钻井工程中使用的主要破岩工具之一，特别是在中软地层的钻进中PDC钻头使用得最多。为了使钻头的切削结构和水力结构达到更好的工作效果，在设计、制造钻头时，通常按照一定的规律将PDC齿分成若干组，同组的PDC齿固结在同一个齿座上，每个齿座以及分布于其上的PDC齿构成一个切削结构单元，此单元称为刀翼（齿座为刀翼体）。刀翼之间的沟槽就形成了钻头的流道槽。流道槽主要是便于钻井流体携带岩屑从井底排出。

当PDC钻头在较快钻进或快速钻进时，特别是在遇到软泥岩地层、易吸水膨胀的地层或软硬交错的地层时，岩屑量较大，岩屑容易粘附并逐渐聚结在钻头的流道表面，阻塞流道，形成泥包。钻头泥包会使钻头的钻岩能力显著下降，而且使切削齿难以有效冷却，齿的磨损速度加剧，导致钻速降低，钻头使用寿命缩短。泥包严重时，钻头基本无钻进能力，无法形成明显进尺，此时需起下钻更换钻头，这将明显降低钻井效率，增加钻井成本。

发明内容

本发明提供了一种流道表面具有微织构的抗泥包钻头，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有PDC钻头在软泥岩地层、易吸水膨胀的地层或软硬交错的地层时，岩屑量较大，岩屑容易粘附并逐渐聚结在钻头的流道表面，阻塞流道，容易形成泥包的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种流道表面具有微织构的抗泥包钻头，包括上部设有若干个刀翼的钻头本体，相邻的两个刀翼与钻头本体外侧形成流道槽，流道槽底壁上设有第一微织构，第一微织构包括在大于或等于流道槽底壁表面积50%的区域内离散分布的第一凹槽。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述流道槽的至少一个侧壁上设有第二微织构，第二微织构包括在大于或等于流道槽单侧表面积50%的区域内离散分布的第二凹槽。

作为一种优选，上述第二凹槽和第一凹槽结构可相同，第一凹槽的截面呈矩形，第一凹槽的深度和在垂直于岩屑流动方向上的宽度之比不大于5。

上述第一凹槽的宽度可介于25微米至60微米之间，第一凹槽的深度介于10微米至于20微米之间，相邻的两个第一凹槽之间的间距和相邻的两个第二凹槽之间的间距均介于50微米至200微米之间。

作为另一种优选，上述第二凹槽和第一凹槽结构可相同，第一凹槽呈条形或正方形或圆形或十字形或半环形或正弦形。

上述第二凹槽可离散分布在小于或等于流道槽单侧表面积90%的区域内，第一凹槽离散分布在小于或等于流道槽底壁表面积90%的的区域内。