[发明专利]一种提高柔性钻具造斜性能的造斜钻头

说明书

本发明公开了一种提高柔性钻具造斜性能的造斜钻头，由钻头体和改进型扶正轴承组成，所述的钻头体通过底端的扣轴与改进型扶正轴承扣接，所述钻头体，包括主刀翼、副刀翼、固定水眼和托盘，所述的托盘为圆形，其一端面上设有扣轴，另一相反端面上设有一个环形部及由该环形部支撑起的半球形冠部，所述的环形部及由该环形部支撑起的半球形冠部上均匀设有交错分布的主刀翼及副刀翼，所述的主刀翼呈十字型交差设置，所述的副刀翼指向主刀翼交叉的中心位置之间设有固定水眼。本发明为配合柔性钻具使用，可改善普通PDC钻头的弊端，将柔性钻具造斜能力及超短曲率半径达到更高水平。

技术领域

本发明属于石油开采领域超短半径分支井技术中的一种造斜工具，具体地指一种提高柔性钻具造斜性能的造斜钻头。

背景技术

在超短半径侧钻多分支井眼钻井技术中，柔性钻具实现了井眼曲率大于10°/m，造斜曲率半径在1～3m的技术突破，由于普通PDC钻头钢性强，大幅限制了柔性钻具在造斜钻进作业中造斜能力的发挥，且普通PDC钻头在1～3m曲率半径内对于岩屑返出形成阻碍，目前超短半径分支井技术实施过程中，针对造斜钻头研究方向较为杂乱，未形成一种可持续提高改进的技术方向，因此，通过将哈里伯顿公司旋转导向工具Geo-Pilot系列中“不旋转套－驱动轴”原理与PDC钻头结合，设计了一种可提高柔性钻具造斜性能的造斜钻头，更高的造斜率有助于进一步缩短超短半径分支井造斜曲率半径，对超短半径分支井技术的发展具有较大的推动意义。

发明内容

本发明的目的主要是为超短半径侧钻多分支井钻井作业提供一种提高柔性钻具造斜性能的造斜钻头，为配合柔性钻具使用，可改善普通PDC钻头的弊端，将柔性钻具造斜能力及超短曲率半径达到更高水平。

为解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种提高柔性钻具造斜性能的造斜钻头，由钻头体和改进型扶正轴承组成，所述的钻头体通过底端的扣轴与改进型扶正轴承扣接，所述钻头体，包括主刀翼、副刀翼、固定水眼和托盘，所述的托盘为圆形，其一端面上设有扣轴，另一相反端面上设有一个环形部及由该环形部支撑起的半球形冠部，所述的环形部及由该环形部支撑起的半球形冠部上均匀设有交错分布的主刀翼及副刀翼，所述的主刀翼呈十字型交差设置，所述的副刀翼指向主刀翼交叉的中心位置之间设有固定水眼。

所述的改进型扶正轴承，包括扶正套、轴承及轴承内圈，所述的扶正套内设有轴承，轴承结构采用TC滚动轴承结构，轴承上设有轴承内圈，轴承内圈设计有M33螺纹粗牙内牙，M33螺纹粗牙内牙与钻头体的扣轴设有的M33螺纹粗牙外牙相匹配。

所述的扣轴长为90mm，所述的M33螺纹粗牙外牙(与轴承内圈的M33螺纹粗牙内牙扣接连接。

所述的扶正套一端外径与托盘外径相同并相互靠接，另一端外径与柔性钻具接头外径相同并相互靠接。

所述的主刀翼设有4组，所述的主刀翼围绕交叉中心外侧交差设有副刀翼，所述的副刀翼设有4组。

所述的主刀翼每组设有6颗切削齿，其中设在环形部上的2颗为外排齿，半球形冠部上的4颗为冠部齿，每组副刀翼共设有2颗切削齿，其中1颗外排齿设在环形部上，另有1颗冠部齿设在半球形冠部上，所述切削齿呈圆柱状，其圆面直径为14mm。

所述的固定水眼设有4个，固定水眼为圆形状水眼，其直径为14mm，所述的托盘厚度为12mm，直径小于钻头规径2mm。

所述的主刀翼与副刀翼共有2层，外径与钻头规径相同。

所述的扶正套从钻头体端向柔性钻具接头端呈弧状逐渐扩大，弧状最大处的外径大于钻头体外径1mm。

本发明具有以下优点：

(1)原理简单，加工方便，投资成本低，使用寿命长，科研价值高。

(2)应用前景良好，可以制造配合各种尺寸、扣型柔性钻具使用的造斜钻头。