[实用新型]一种设置有金刚石复合片和金刚石孕镶块的混合钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油钻探领域，具体地，涉及一种设置有金刚石复合片和金刚石孕镶块的混合钻头。

背景技术

在石油地质钻井工程中，针对不同的地层岩性，需要选用不同的钻头，其中最常用的是金刚石复合片钻头，它的特点是金刚石复合片有较好的耐磨性和一定的抗冲击能力，在中等硬度及中等硬度以下的地层中钻进，机械钻速高，寿命较长，钻井效率高，但是如果遇到坚硬地层和研磨性很强的地层，复合片会因为快速磨损或冲击破裂而失去切削能力，钻头很快失效，在这种情况下，就必须换用耐磨性强的钻头，金刚石孕镶块钻头的耐磨性好，而且有很好的“自锐”能力，在坚硬地层中寿命长，但是它的机械钻速慢，钻井效率低，特别是对较软的地层，甚至可能产生“泥包”，完全不能钻进，由于这个原因，在石油钻探工程中，都是采用换钻头的方法来对付地层岩性的变化，然而石油钻井一般井深都有3000——5000m，更换钻头就必须起下钻具，一次起下钻具，少则需要花几小时，多则需要几十小时，既费时又费钱，这是钻探工程中的一个难题。

专利号为“201320440467.9”的中国专利公开了一种聚晶金刚石复合片钻头，包括碳化钨胎体，钻头的碳化钨胎体冠部沿圆周依次布置有五个切削齿，分别为第一序齿，第二序齿，第三序齿，第四序齿，第五序齿，第一序齿有梯次布置的三排聚晶金刚石复合片，第一排的第一个聚晶金刚石复合片在钻头中心位置，依次向外布置有四个聚晶金刚石复合片，第二排聚晶金刚石复合片在第一排聚晶金刚石复合片的空格处布置三个聚晶金刚石复合片，第三排的二个聚晶金刚石复合片中后一个布置在钻头最大直径位置。该专利提供一种交错排列，由PDC钻头中心向外呈梯次增加聚晶金刚石复合片的方法，解决造成钻头冠部的聚晶金刚石复合片磨损速度不同，造成短板效应，降低整个PDC钻头的寿命的问题。这种钻头仅适用于对中硬地层进行钻探。

专利号为“201320156830.4”的中国专利公开了一种防泥包聚晶金刚石复合片PDC钻头，包括钻头体和刀翼，刀翼的数量有五个，依次为第一刀翼、第二刀翼、第三刀翼、第四刀翼以及第五刀翼，每个刀翼上均设置有前排切削齿和后排切削齿。该防泥包PDC钻头能够使用在硬度更高的地层中。这种钻头是单纯的增加切削齿对地层进行切削，这种结构使得钻头的生产成本很高，同时钻探效率低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有钻头不能有效对不同硬度的地层进行钻探的问题，设计了一种设置有金刚石复合片和金刚石孕镶块的混合钻头，该混合钻头利用呈一定位置关系设置的金刚石复合片和金刚石孕镶块，能够针对不同硬度的地层进行钻探，解决了现有钻头不能有效对不同硬度的地层进行钻探的问题。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种设置有金刚石复合片和金刚石孕镶块的混合钻头，包括钻头本体，所述钻头本体上设置有若干个刀翼，刀翼上均设置有若干个金刚石复合片；刀翼上均设置有若干个金刚石孕镶块，在同一个刀翼上，每一个金刚石孕镶块对应设置在其中一个金刚石复合片的运动轨迹上。金刚石复合片是一种金刚石和硬质合金基体组成的复合材料，具有硬度高、耐磨性好的特点，广泛应用于石油钻井、地质勘探、煤田钻采钻头上和机械加工工具等行业。金刚石孕镶块是采用小粒度的金刚石烧结粘合在碳化钨胎体上组成的复合材料，用于对硬质岩层进行磨削。单独的金刚石复合片和金刚石孕镶块都是现有的部件，但是没有设计在同一钻头以及呈一定位置设置出现，使用这种钻头，在中等硬度及中等硬度以下的地层中钻井时，在钻压力的作用下，金刚石复合片能“吃”入地层，主要靠金刚石复合片进行高效钻进，当遇到坚硬地层时，金刚石孕镶块压在坚硬地层上，复合片不能“吃”入地层，这时就靠金刚石孕镶块“磨削”坚硬岩石，实现钻进，避免了复合片的损坏，因此在地层岩性多变的钻探中，使用这种钻头，可大大减少起下钻具的时间，节省钻井费用。能够对不同硬度的地层都进行钻探，解决了现有钻头不能有效对不同硬度的地层进行钻探的问题。具体可以设计为下述三种结构来针对不同硬度的地层钻井：

结构一、同一个刀翼上，设置在同一运动轨迹上的金刚石孕镶块的顶端和金刚石复合片的顶端设置在同一水平线上。当已知地质资料显示所钻井地层为中硬以下地层为主时，复合片和孕镶块的轴向高度差可以为零，也就是复合片和孕镶块轴向高度基本一致，在大量的软地层中，复合片“吃”入地层比较深，切削快，钻井效率高，孕镶块起稳定防撞作用，当偶尔遇到硬岩石时，孕镶块帮助磨削岩石，可延长钻头使用寿命。