新型金刚石造斜钻头的研制及改进.pdf

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1、78探矿工程(岩土钻掘工程)2013年第40卷第3期新型金刚石造斜钻头的研制及改进沈立娜，阮海龙，贾美玲，李春，吴海霞，陈云龙(北京探矿工程研究所，北京100083)摘要：简述了配合连续造斜器使用的金刚石造斜钻头的设计方案，利用有限元软件对其水力结构进行优化。设计的新型金刚石造斜钻头经现场使用效果良好，但内径磨损严重，后经中心部位优化改进，大大改善了中心磨损问题，钻头综合性能得到了大幅提高。关键词：造斜钻头；连续造斜器；金刚石钻进中图分类号：P634．41文献标识码：A文章编号：1672—7428(2013)03—0078—03S

2、tudyandApplicationofaNew-typeDiamondKickofBit／SHENLi—nu，RUANHai—long，J1AMei—ling，12Chun，E，Hal—xia，CHENYun—long(BeijingInstituteofExplorationEngineering，Beijing100083，China)Abstract：Thispaperintroducesthedesignschemeofanew—typediamondkickofbitusingwithcontinuouswhipsto

3、ck．Theimprovementtohydraulicstructurewasmadebyfiniteelementsoftware．Thisnew—typediamondkickofbitshowsagoodcomprehensiveperformance．Keywords：kickofbit；continuouswhipstock；diamonddrilling随着钻探与钻井工程的深部发展，对勘探精度头对井底的不对称切削以及钻头对井壁的侧向切削要求不断提高，以往的1．5。一2~／100in已不能满足所引起的。要求，设计部门提

4、出了0．5~／100in的更高要求，因根据以往资料，在中硬岩层，适宜选用表镶钻头此，采用人工造斜工具与技术强制进行钻孔弯曲的或混镶钻头；在坚硬或极硬岩层适宜选用热压孕镶受控定向钻井技术逐渐发展起来。国内造斜器具主或电镀钻头。要具有以下用途⋯：(1)地质勘探钻：fL~q斜(纠方位1．1中心“死点”的处理角和顶角)；(2)施工单底定向孔、多孑L底分支定向为回避中心“死点”，钻头中心部分留有小孔，孔；(3)在复杂孑L内事故中，绕过事故钻具不留隐钻进中可形成细小岩心，但中心孔设计要合适。太患；(4)补采岩矿心；(5)在矿山建设中施工特种工

5、大，形成的岩心过粗，钻进中难以折断，对钻头起到程孑L，如坑道通风孔、竖井冻结孑L、溜井导向孔和止导正作用，反而妨碍钻头的侧向切削，影响造斜效水注浆孔等。果；太小，起不到保护钻头的作用。经过以上分析，与连续造斜器配合使用的金刚石造斜钻头是定中心孔直径设计为14mm，且为外小内大圆锥孔。向钻进技术的重要组成部分之一，造斜钻头的性能为防止中心岩心柱堵塞水口，在中心孔两侧设置直好坏直接影响造斜效果及钻进效率。因此，有必要通水路，如图1所示。对造斜钻头进行相应的技术研究。1．2唇部形状设计为了适应定向钻进特点，一般设计造斜钻头为1新型金刚石

6、造斜钻头的设计全面钻头。由于剖面为凹面时可增大钻头底唇部的造斜钻具下入钻孔后，因受孔壁限制，造斜件的自由刻取面积，充分发挥碎岩作用，提高偏斜钻进效果，因此目前的造斜钻头多为内锥角为140。一170。弯曲点与孔壁接触，钻具在钻压P的作用下，使钻的凹面状，其外边刃为圆弧形(R=3～8mm)，具体头处产生2个分力：一是钻头轴线方向的力P；一如图2所示。基于针对中硬到硬岩设计，本文中钻是钻头的侧向力P。在其作用下，钻头一方面沿自头设计选用170。内锥角。己的中心线方向钻进，同时又沿垂直钻头中心线方1．3保径设计向侧向钻进，其结果使钻孔轨迹

7、偏离钻具原轴向，达造斜钻进时，造斜强度的大小主要与钻头侧向到定向造斜的目的。即井眼方向发生变化是由于钻收稿日期：2012—1】一26作者简介：沈立娜(1985一)，女(汉族)，天津武清人，北京探矿工程研究所工程师，材料科学与工程专业，硕士，从事金刚石钻头的优化设计工作，北京市房山区良乡工业开发区二期创新路1号，shenlinas@yahoo．COIl1．cn。