《防斜PDC鑽頭》是中國石化集團勝利石油管理局鑽井工藝研究院於2008年9月9日申請的專利，該專利的申請號為2008101397910，公布號為CN101672162，授權公布日為2010年3月17日，發明人是王福修、邱巍、田京燕、於建賓。
《防斜PDC鑽頭》公開了一種防斜PDC鑽頭，主要由鑽頭基體、刀翼、PDC切削齒、噴嘴、流道和排屑槽組成，PDC切削齒布置在刀翼上，刀翼的外端達不到鑽頭直徑尺寸。在鑽頭冠部端面上，位於大約半個圓區域的所有刀翼上最外一顆PDC切削齒都達到鑽頭直徑尺寸，而位於另一個大約半圓區域的所有刀翼上最外一顆PDC切削齒都只達到刀翼的外端。該發明防斜PDC鑽頭在容易導致井斜的地層中鑽進時，採用常規鑽壓也能夠保持井眼近似垂直，從而能夠提高機械鑽速，而與採用旋轉導向鑽井工具的鑽進方法相比較，可以節省鑽井成本。
2016年12月7日，《防斜PDC鑽頭》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《防斜PDC鑽頭》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：防斜PDC鑽頭
- 公布號：CN101672162
- 授權日：2010年3月17日
- 申請號：2008101397910
- 申請日：2008年9月9日
- 申請人：中國石化集團勝利石油管理局鑽井工藝研究院
- 地址：山東省東營市東營區北一路236號
- 發明人：王福修、邱巍、田京燕、於建賓
- Int.Cl.：E21B10/46(2006.01)I
- 代理機構：北京市中實友智慧財產權代理有限責任公司
- 代理人：羅文遠
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
常規PDC鑽頭在裂隙地層、斷裂地層或大傾角地層中鑽進的時候，容易鑽出傾斜的井眼，因此，為了防止井斜，鑽出一個近似垂直的井眼，常常採用降低鑽壓的鑽進方法，但這樣會使機械鑽速顯著降低。既能夠防止井斜又不降低機械鑽速的一種有效方法是採用旋轉導向鑽井工具，但成本太高。
發明內容
專利目的
《防斜PDC鑽頭》要解決的技術問題是提供一種能夠採用常規鑽壓鑽進的防斜PDC鑽頭。
技術方案
《防斜PDC鑽頭》主要由鑽頭基體、刀翼、PDC切削齒、噴嘴、流道和排屑槽組成，噴嘴鑲裝在鑽頭基體上，刀翼固定在鑽頭基體上，PDC切削齒布置在刀翼上，刀翼的外端達不到鑽頭直徑尺寸；在鑽頭冠部端面上，位於大約半個圓區域的所有刀翼上最外一顆PDC切削齒都達到鑽頭直徑尺寸，而位於另一個大約半圓區域的所有刀翼上最外一顆PDC切削齒都只達到刀翼的外端。
改善效果
採用這樣的結構後，最外一顆PDC切削齒達到鑽頭直徑尺寸的所有刀翼位於的大約半個圓組成了主動切削區，而最外一顆PDC切削齒只達到刀翼外端的所有刀翼位於的那大約半個圓組成了被動切削區，主動切削區具有切削井壁的作用，而被動切削區則沒有切削井壁的作用，所以鑽出的井眼直徑大小取決於主動切削區。在《防斜PDC鑽頭》防斜PDC鑽頭在容易導致井斜的地層中鑽進而且井眼已經處於輕微傾斜狀態的情況下，當主動切削區旋轉到井眼低邊的時候，由於重力的作用，被動切削區不接觸高邊井壁，主動切削區向井斜減小的方向切削出新的低邊井壁；而當主動切削區旋轉到井眼高邊的時候，由於重力的作用，被動切削區接觸低邊井壁，主動切削區仍然是向井斜減小的方向切削出新的高邊井壁，因此隨著旋轉鑽進的不斷進行，井眼的傾斜程度越來越小，就是說，《防斜PDC鑽頭》具有自動降斜的優點。這個降斜的過程與鑽壓的大小沒有直接的關係，因此，《防斜PDC鑽頭》防斜PDC鑽頭在容易導致井斜的地層中鑽進時，採用常規鑽壓也能夠保持井眼近似垂直，從而能夠提高機械鑽速，而與採用旋轉導向鑽井工具的鑽進方法相比較，可以節省鑽井成本。
附圖說明
圖1是《防斜PDC鑽頭》防斜PDC鑽頭一種實施方式的鑽頭冠部端面示意圖。
圖1
技術領域
《防斜PDC鑽頭》涉及一種石油天然氣鑽井鑽頭，尤其是一種防斜PDC鑽頭。
權利要求
1.一種防斜PDC鑽頭，主要由鑽頭基體（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）鑲裝在鑽頭基體（1）上，刀翼（2）固定在鑽頭基體（1）上，PDC切削齒（3）布置在刀翼（2）上，刀翼（2）的外端達不到鑽頭直徑尺寸，其特徵是在鑽頭冠部端面上，位於大約半個圓區域的所有刀翼（2）上最外一顆PDC切削齒（3）都達到鑽頭直徑尺寸，而位於另一個大約半圓區域的所有刀翼（2）上最外一顆PDC切削齒（3）都只達到刀翼（2）的外端。
實施方式
參照圖1的防斜PDC鑽頭主要由鑽頭基體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鑲裝在鑽頭基體1上，刀翼2固定在鑽頭基體1上，PDC切削齒3布置在刀翼2上，刀翼2的外端達不到鑽頭直徑尺寸；在鑽頭冠部端面上，位於水平中心線上面的大約半個圓區域的每一個刀翼2上最外一顆PDC切削齒3都達到了鑽頭直徑尺寸，組成了具有切削井壁作用的主動切削區，而位於水平中心線下面的大約半個圓區域的每一個刀翼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。
在容易導致井斜的地層中鑽進時，首先把圖1所示的防斜PDC鑽頭與常規旋轉鑽具連線起來，一同下入井底，然後開泵循環鑽井液並加壓旋轉鑽進。在鑽進過程中，假若由於某種原因使井眼發生了輕微的傾斜，在這種情況下，當主動切削區旋轉到井眼低邊的時候，由於重力的作用，被動切削區不接觸高邊井壁，主動切削區向井斜減小的方向切削出新的低邊井壁；而當主動切削區旋轉到井眼高邊的時候，由於重力的作用，被動切削區接觸低邊井壁，主動切削區仍然是向井斜減小的方向切削出新的高邊井壁，因此隨著旋轉鑽進的不斷進行，井眼的傾斜程度越來越小，也就是說，《防斜PDC鑽頭》具有自動降斜鑽進的優點。因為降斜的過程與鑽壓的大小沒有直接的關係，因此，使用《防斜PDC鑽頭》鑽進的時候，為了保持井眼近似垂直不必降低鑽壓，從而可以提高機械鑽速。由於沒有使用價格昂貴的旋轉導向鑽井工具，所以《防斜PDC鑽頭》可以節省鑽井成本。
榮譽表彰
2016年12月7日，《防斜PDC鑽頭》獲得第十八屆中國專利優秀獎。
