[实用新型]一种双排式预破应力的PDC钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种油气田钻井作业领域井下工具钻头，特别是一种双排式预破应力的PDC钻头。

背景技术

目前，PDC是油气田专用替代老式牙轮钻的油井钻头，其具有高耐磨性、高冲击性、防斜、防泥包、高钻速等特点，PDC钻头被誉为高技术、高投入、高产出的“三高”产品。当PDC钻头在使用过程中，由于PDC具有高转速、低钻压、高进尺等高性能优势，PDC钻头在油气田钻井过程中的应用，可大大降低油田的开采成本，加快开采速度，提高油田开采的经济效益

PDC钻头包括钻头接头、钻头冠部、主刀翼和副刀翼，主刀翼和副刀翼上均安装在钻头冠部上，钻头接头与钻头冠部连接，人造聚晶金刚石复合片作为复合片安装在主刀翼和副刀翼上，PDC钻头是以切削的方式破碎岩石的钻井工具。针对不同的地质地层特点，PDC复合片的耐用性和高效性与PDC复合片在主刀翼和副刀翼上的分布情况和PDC复合片的形状有着密切的关系。

目前，常用的PDC钻头为圆柱形PDC复合片，这些圆柱形PDC复合片在主刀翼和副刀翼上均单排排列，这种钻头在软地层中的使用寿命较长，但是当这种钻头吃入到塑性泥岩等地层时，塑性岩泥层内的坚硬的岩石直接与圆柱形PDC复合片作用，当圆柱形PDC复合片长时间钻削塑性岩泥层内时，会导致圆柱形PDC复合片顶部磨损，导致片高度逐渐减小，最终导致钻头寿命降低、机械钻速下降、钻井效率明显下降，钻井工人只有取出钻头并且更换钻头，无疑是增加了劳动量、降低了工作效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构简单、综合机械性能高、提高PDC复合片的冷却效果、延长钻头使用寿命、节省劳动量、提高钻井效率的双排式预破应力的PDC钻头。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种双排式预破应力的PDC钻头，它包括钻头冠部、主刀翼、副刀翼和喷嘴，主刀翼和副刀翼均设置在钻头冠部上，喷嘴设置在钻头心部，所述的主刀翼或副刀翼上均设置有前排PDC复合片和后排PDC复合片，前排PDC复合片均为常规圆柱PDC复合片，后排PDC复合片均为楔形PDC复合片，所述的楔形PDC复合片均高于常规圆柱PDC复合片2~3mm。 

所述的钻头冠部上设置有三个主刀翼，三个主刀翼呈三角形设置在钻头冠部上。

所述的钻头冠部上设置有三个副刀翼，三个副刀翼呈三角形设置在钻头冠部上。 

所述的楔形PDC复合片的长度方向的前后端面均为扇形状。

所述的钻头冠部的心部设置有三个可更换的活动喷嘴。

本实用新型具有以下优点：（1）本实用新型的所述的主刀翼和副刀翼上均设置有前排PDC复合片和后排PDC复合片，所述的前排PDC复合片均为常规圆柱PDC复合片，后排PDC复合片均为楔形PDC复合片，楔形PDC复合片顶部为锋利的刀刃，当钻头吃入到塑性岩泥层内时，塑性岩泥层内的岩石首先被楔形PDC复合片的刀刃预先切削，因此，岩石上会产生多道破碎应力和扩展裂纹，随后带有破碎应力和扩展裂纹岩石被常规圆柱PDC复合片轻松切削，从而提高了钻头的综合机械性能、延长了延长钻头使用寿命。（2）本实用新型的楔形PDC复合片均高于常规圆柱PDC复合片2~3mm，因此，首先被磨损的是楔形PDC复合片，即保证了钻头的钻削速度，也防止了常规圆柱PDC复合片的磨损，因此工人无需频繁的取出钻头并更换钻头，节省劳动量、提高钻井效率。

附图说明

图1 为本实用新型的结构示意图；

图2 为图1的A-A剖视图；

图3 为本实用新型的楔形PDC复合片的结构示意图；

图中，1-钻头冠部，2-主刀翼，3-副刀翼，4-喷嘴，5-常规圆柱PDC复合片，6-楔形PDC复合片。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述，本实用新型的保护范围不局限于以下所述：

如图1-3所示，一种双排式预破应力的PDC钻头，它包括钻头冠部1、主刀翼2、副刀翼3和喷嘴4，主刀翼2和副刀翼3均设置在钻头冠部1上，喷嘴4设置在钻头冠部1上，如图1所示，所述的主刀翼2或副刀翼3上均设置有前排PDC复合片和后排PDC复合片，前排PDC复合片均为常规圆柱PDC复合片5，后排PDC复合片均为楔形PDC复合片6，如图2所示，楔形PDC复合片6均高于常规圆柱PDC复合片5 2~3mm，因此，首先被磨损的是楔形PDC复合片，即保证了钻头的钻削速度，也防止了常规圆柱PDC复合片的磨损，因此工人无需频繁的取出钻头并更换钻头，节省劳动量、提高钻井效率。 钻头冠部1上设置有三个主刀翼2，三个主刀翼2呈三角形设置在钻头冠部1上；钻头冠部1上设置有三个副刀翼3，三个副刀翼3呈三角形设置在钻头冠部1上。 如图3所示，楔形PDC复合片6的长度方向的前后端面均为扇形状，楔形PDC复合片6顶部为锋利的刀刃，这些刀刃能预先将岩石切削，岩石上会产生多道破碎应力和扩展裂纹，随后带有破碎应力和扩展裂纹岩石被常规圆柱PDC复合片5轻松切碎，从而提高了钻头的综合机械性能、延长了延长钻头使用寿命；所述的钻头冠部1的心部设置有三个可更换的活动喷嘴4，提高PDC复合片的冷却效果。