[实用新型]适应于钻高研磨性地层的PDC钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种石油天然气钻井钻头，尤其是一种适应于钻高研磨性地层的PDC钻头，属于PDC钻头的结构改进。

背景技术

PDC钻头在高研磨性地层中钻进的时候，PDC切削齿的磨损速度很快，PDC钻头的使用寿命很短。因此，为了延长PDC钻头在高研磨性地层中的使用寿命，PDC钻头常常采用双排切削齿结构。目前在用的双排切削齿结构PDC钻头，在每一个刀翼上的钻头肩部及规径部位都布置了前排PDC切削齿和后排PDC切削齿，因而增大了PDC切削齿的平均布置密度，所以能够延长钻头的使用寿命，但是也存在如下缺陷：由于PDC切削齿的平均布置密度增大了，所以减小了比压，因此降低了机械钻速；由于采用了双排切削齿结构，所以刀翼的厚度增大了，减小了流道和排屑槽的横截面积，因此增大了岩屑的排出阻力，降低了机械钻速；钻头鼻部及内锥部位PDC切削齿的布置密度相对较低，降低了钻头使用寿命的提高程度；后排PDC切削齿冷却效果差，磨损速度快，也降低了钻头使用寿命的提高程度。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种适应于钻高研磨性地层的PDC钻头。

为解决上述技术问题，本实用新型适应于钻高研磨性地层的PDC钻头主要由钻头基体、刀翼、PDC切削齿、喷嘴、流道和排屑槽组成，喷嘴镶装在钻头基体上，刀翼固定在钻头基体上，PDC切削齿布置在刀翼上；PDC切削齿在钻头轴向上呈两层布置，每一层PDC切削齿都能够覆盖井底，两层PDC切削齿在钻头轴向上稍有重叠。

采用这样的结构后，显著增大了PDC切削齿的布置密度，而且PDC切削齿在钻头半径方向上的布置均匀连续，所有PDC切削齿也都能够得到充分的冷却，因此能够显著延长在高研磨性地层中的使用寿命。由于PDC切削齿是在钻头轴向上呈两层布置，所以同时切削地层的PDC切削齿只有一层，因此在整个钻进过程中本实用新型的机械钻速与常规PDC钻头相当；同样由于PDC切削齿是在钻头轴向上呈两层布置，刀翼的厚度没有增大，流道和排屑槽的横截面积与常规PDC钻头相当，所以不会降低机械钻速。两层PDC切削齿在钻头轴向上稍有重叠，避免了第一层PDC切削齿全部磨损后出现切削不连续的情况。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型适应于钻高研磨性地层的PDC钻头一种实施方式的平面布置示意图。

图2是本实用新型适应于钻高研磨性地层的PDC钻头一种实施方式的钻头轴向剖面上PDC切削齿布置示意图。

具体实施方式

参照图1和图2的适应于钻高研磨性地层的PDC钻头主要由钻头基体1、刀翼2、PDC切削齿3、喷嘴4、流道5和排屑槽6组成，喷嘴4镶装在钻头基体1上，刀翼2固定在钻头基体1上，PDC切削齿3布置在刀翼2上；PDC切削齿3在钻头轴向上呈两层布置，每一层PDC切削齿3都能够覆盖井底，两层PDC切削齿3在钻头轴向上稍有重叠。

在钻高研磨性地层时，首先把图1和图2所示的适应于钻高研磨性地层的PDC钻头与其它井下工具连接起来，一同下入井底，然后开泵循环钻井液并加压旋转钻进。由于本实用新型的PDC切削齿3有两层，而且每一层PDC切削齿3都能够覆盖井底，所以显著增大了PDC切削齿3的布置密度，而且PDC切削齿3在钻头半径方向上的布置均匀连续，所有PDC切削齿3也都能够得到充分的冷却，因此能够显著延长本实用新型在高研磨性地层中的使用寿命。由于PDC切削齿3是在钻头轴向上呈两层布置，所以同时切削地层的PDC切削齿3只有一层，因此在整个钻进过程中本实用新型的机械钻速与常规PDC钻头相当；同样由于PDC切削齿3是在钻头轴向上呈两层布置，刀翼2的厚度没有增大，流道5和排屑槽6的横截面积与常规PDC钻头相当，所以不会降低机械钻速。也就是说，与常规PDC钻头相比较，本实用新型在不降低机械钻速的基础上能够显著延长在高研磨性地层中的使用寿命。虽然第一层PDC切削齿3的部分体积和第二层PDC切削齿3的全部体积被镶入刀翼2的内部，但由于刀翼2材料碳化钨粉的耐磨性比PDC切削齿3的耐磨性低得多，所以本实用新型的PDC切削齿3在钻高研磨性地层的过程中总是有较大的出刃，能够保证连续不断地切削地层。本实用新型的两层PDC切削齿3在钻头轴向上稍有重叠，避免了第一层PDC切削齿3全部磨损后出现切削不连续的情况。两层PDC切削齿3的尺寸规格可以相同，也可以不相同。