一种堵漏防卡钻头的制作方法

本技术涉及石油钻探设备，具体地说涉及一种堵漏防卡钻头。

背景技术：

1、钻头是钻井工程中用以破碎岩石、形成井筒的破岩工具。目前随着油气开采越来越多，其难度也越来越大，尤其在实际钻井工作中，经常性遇到一些复杂地层，特别是一些裂缝比较发育，以及一些孔隙发育好、破碎性地层及断层，或在密度窗口比较窄等地层钻进，当钻头钻进此类地层发生井漏概率大，井漏严重时将会造成钻头卡钻的发生。

2、常规钻头无论是切削结构设计还是水力结构设计只能针对特定地层来进行设计，且在对钻头设计时一般按照全尺寸井眼来进行整个钻头设计，水力结构一般均布置在排屑槽中，以便快速对井底及排屑槽岩屑进行清洗、运移，钻头切削结构一般追求力平衡设计，常规6刀翼一般采用三长三短或四长两短，5刀翼则采用三短两长或三长两短来进行设计，以此来保证在钻进过程中井筒的规则。而在上述裂缝比较发育、易发生井漏层位及存在破碎带、断层等地层钻进时，常规钻头的设计无疑存在一定的卡钻风险及井下安全。一般在发生井漏时根据漏失程度进行不同的堵漏作业，对于漏失情况严重的工况，为保证井下安全，大多数会起钻更换简易钻具组合进行堵漏，堵漏结束后再起钻更换原钻具组合以解决井漏复杂情况，但在起钻过程中存在风险比较高，且在井比较深的情况下起钻更换简易钻具组合也会增加整个钻井时效，严重制约整个钻井提速。

3、公开号为cn203066867u，公开日为2013年7月17日的中国实用新型专利文献，公开一种适合垂直钻井系统的pdc钻头，主要包括：流道、排屑槽、喷嘴、钻头基体、副刀翼和主刀翼组成，钻头基体上设有副刀翼和主刀翼，流道位于副刀翼和主刀翼之间，排屑槽由钻头基体外侧介于副刀翼和主刀翼之间的空腔构成，喷嘴镶装在钻头基体上，副刀翼和主刀翼上设置有切削齿，主刀翼下部设有短保径块，所述短保径块表面均匀地分布有金刚石，同时由于副刀翼下端没有设置短保径块，该实用新型结构能够与垂直钻井系统相配合。

4、但是上述实用新型在使用时，一方面，在裂缝比较发育、易发生井漏层位及存在破碎带、断层等地层钻进时，存在一定的卡钻风险及井下安全；另一方面，对钻井液水力能量的利用率较低，无法有效清洁井底及钻头本体岩屑。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种堵漏防卡钻头，针对目前石油钻井钻头在裂缝比较发育、孔隙发育好、破碎性地层及断层的应用情况，采用特殊的刀翼结构、保径设计以及独特的水力布置方式，使其具备在易漏地层钻进的能力同时确保井下安全。

2、本实用新型是采用如下技术方案实现的：

3、一种堵漏防卡钻头，包括钻头体，若干个刀翼，所述刀翼上设置有若干切削齿，相邻刀翼之间形成排屑槽，所述排屑槽上设置有排屑槽中水眼，所述钻头体上至少有一个刀翼为长刀翼，其相邻刀翼为短刀翼，且长刀翼在整个钻头结构中为不对称刀翼，所述刀翼呈阶梯状，顶层上表面为刀翼布齿面，所述刀翼布齿面上设置有若干切削齿，底层上表面为后排下沉分流面；所述后排下沉分流面上设置有后排齿和后排下沉分流面水眼。

4、所述后排齿与切削齿之间设置有设置刀翼分流槽。

5、所述刀翼分流槽靠近切削齿的一面为刀翼分流槽前端面，刀翼分流槽前端面设置有刀翼分流槽前端面后排齿冷却水眼和刀翼分流槽前端面水眼。

6、所述刀翼下部设置有保径结构。

7、所述保径结构为屋脊形状的短保径。

8、所述保径结构一侧设置有倒划切削齿。

9、所述长刀翼下部的保径结构上设置有保径齿。

10、所述长刀翼比短刀翼长0.5mm—2mm。

11、所述刀翼数量为偶数时，长刀翼数量低于刀翼数量的一半。

12、所述刀翼数量为奇数时，长刀翼数量不高于刀翼数量减一的一半。

13、与现有技术相比，本实用新型的优点表现在：

14、1、本实用新型，钻头体上至少有一个刀翼与其相邻刀翼尺寸不一致，且长刀翼在整个钻头结构中为不对称刀翼，在地质上已经预测到的裂缝比较发育、断层或密度安全窗口比较窄易发生井漏的地层，长刀翼与短刀翼分别与井壁接触，短刀翼与井壁接触形成井筒时，长刀翼会在短刀翼所形成的井筒基础上按长刀翼尺寸对井筒形成一种微扩眼状态，其中短刀翼的轴心线与井筒的轴心线保持一致，长刀翼形成一种微偏心井筒，两种刀翼下所形成井筒的轴心线存在一定偏移，当钻遇裂缝带或者断层发生井漏时，由于整个井筒水眼比常规水眼稍微偏大，可满足在裂缝带或者断层中继续钻进条件，有效抑制因井筒为满眼钻头尺寸所导致的井漏后刀翼与井筒基本接触从而将环空堵塞造成的满眼卡钻，增大钻头在井筒的通过性，克服钻头与井壁全面接触造成的卡钻事故发生。

15、2、本实用新型，下沉分流面能够降低刀翼与井底的接触面积，提高钻头机械钻速，对钻井液流体也具有一定的引流作用，提高钻头整体区域岩屑的流动性，提高岩屑运移效率。下沉分流面设置有水眼，可进一步提高钻井液水力能量的利用率，有效清洁井底及钻头本体岩屑，提高钻井效率。

16、3、本实用新型，刀翼分流槽的设置减少了刀翼与井底的接触面积，提高切削齿的切削效率，还能将通过水眼的流体流向进行改变，提高钻头区域水力能力的利用率，有效抑制钻头泥包。

17、4、本实用新型，在刀翼分流槽上布置水眼，可提高钻头本体岩屑清洁效率，对切削齿进行冷却，提高切削齿使用寿命，在岩屑返速慢时可有效抑制因钻头切削速度过快造成的岩屑在钻头本体的堆积，降低卡钻发生概率。前端面：以钻头旋转过程中，刀翼上切削齿最先接触地层时的一面为前端面， 刀翼分流槽前端面布置有后排齿冷却水眼，可对后排齿进行有效冷却，增加后排齿使用寿命及整个后排岩屑的清洁效率，有效抑制因岩屑返速低时造成的钻头卡钻现象。

18、5、本实用新型，保径为短保径，保径结构形状为屋脊形状，不仅使保径与井壁的接触面积降低，还使钻头钻进及起钻时的摩擦阻力减少，提高钻井液在保径处的流动性，降低卡钻发生概率。屋脊保径形状对钻井液具有分流导向作用，可改变钻井液的流动状态，提高携岩效果。在钻头起钻过程，屋脊形状减少井壁虚泥饼或掉块在钻头保径的堆积，可将虚泥饼及掉块通过脊部结构引入钻头下部，降低钻头环空卡钻等风险。

19、6、本实用新型，屋脊保径结构布置倒划齿，在遇到井漏等复杂起钻过程中，保径处的倒划切削齿起到主切削齿作用完成对井壁的二次修整，确保井壁的顺畅，提高钻头通过性。

20、7、本实用新型，在长刀翼屋脊保径上设置保径齿，可进一步对整个井壁的微偏心进行修正，从而延长长刀翼切削齿的工作寿命，提高钻头使用寿命。

21、8、本实用新型，长刀翼较短刀翼长约0.5mm—2mm，可确保长刀翼不完全单独切削岩石，由于井筒偏心作用，会使长短刀翼交替切削岩石，提高长刀翼使用寿命。

22、9、本实用新型，如钻头刀翼为偶数，长刀翼数量低于刀翼数量的1/2，如钻头刀翼为奇数，则长刀翼数量不高于（刀翼数量-1）的1/2，以此保证长刀翼在短刀翼井筒基础上形成偏心效果。

23、10、本实用新型，是发明人在现场经过若干次的实验以及不断尝试，最终采用特殊的刀翼结构、保径设计以及独特的水力布置方式，使其具备在易漏地层钻进的能力并确保井下安全。