[实用新型]一种适于硬塑性地层的PDC钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油和地质钻井所用金刚石钻头，具体是一种适于硬塑性地层的PDC钻头。

背景技术

随着金刚石技术的不断发展，PDC钻头对石油地质钻井的提速提效起着越来越重要的作用，在砂岩地层中进尺和机械钻速在不断提高，然而在以泥岩为主的硬塑性地层存在无法吃入岩石的问题，钻头无进尺，出井后常常无磨损的现象。不得不更换钻头类型，但牙轮钻头进尺少，存在掉牙轮的风险，孕镶金刚石钻头成本高，机械钻速慢。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种在硬塑性地层能有效吃入地层的适于硬塑性地层的PDC钻头，从而提高在硬塑性地层中的钻井速度，延长钻头进尺，降低钻井成本。

本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：

一种适于硬塑性地层的PDC钻头，包括钻头体、刀翼、喷嘴和切削齿，切削齿由硬质合金柱与金刚石组成，其中：还包括固定在切削齿后的齿托；所述切削齿为一种犁削式切削齿。

所述齿托露出高度低于切削齿0～9mm；所述金刚石为聚晶金刚石。

本实用新型的犁削式切削齿技术方案包括：

第一种犁削式切削齿金刚石表面由2个面组成。

2个面的交线与复合片圆柱形中心轴夹角为α，2个面夹角为β，所述的夹角β为90～179°，所述的夹角α为20～40°。

第二种犁削式切削齿的金刚石外表面由3个或3个以上面组成。

所述金刚石2个相邻面夹角为β，所述的夹角β为90～179°；所述聚晶金刚石2个相邻面的交线与复合片圆柱中心轴夹角为α，所述的夹角α为20～40°。

针对第二种犁削式切削齿，所述金刚石外表面的每2个相邻面的交线在同一斜平面上，并保持相互平行。

或者所述金刚石外表面的每2个相邻面的交线不在同一斜平面上，并保持相互平行。

本实用新型的本实用新型的有益效果是：在硬塑性地层中能有效吃入地层，提高机械钻速。特别是采用了犁削式切削齿更具有如下优点：犁削式切削齿尖角与地层岩石接触有利于吃入地层，犁削破岩，产生的岩屑可以沿着复合片表面及时离开井底。工作时金刚石外表面与地层没有正向接触，仅受侧向力，避免复合片冲击损坏。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种硬塑性地层PDC钻头的主视图示意图。

图2为图1的俯视图示意图。

图3为一种犁削式切削齿实施例的主视图。

图4为图3的左视图。

图5为另一种犁削式切削齿实施例的主视图。

图中：1.钻头体，2.刀翼，3.喷嘴，4.切削齿，5.齿托，4-1.金刚石，4-2硬质合金柱。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

实施例1

如图1和图2所示，本实用新型由钻头体1、刀翼2、喷嘴3、切削齿4和齿托5组成，齿托5等半径布置在切削齿4后侧且出露高度低于切削齿4为0～8mm。所述切削齿为一种犁削式切削齿。

实施例2

如图3和4所示，一种犁削式切削齿实施例由金刚石4-1、硬质合金柱4-2组成。金刚石4-1表面由2个面a、b组成，a、b面的交线与硬质合金柱4-2的圆柱中心轴夹角为α，a面与b面夹角为β，所述的夹角α为20～40°，所述的夹角β为90～179°。

实施例3

参照图5，在实施例1的基础上，金刚石4-1表面由4个面组成，4个面的3个交线与硬质合金柱2的圆柱中心轴夹角为α，相邻2个面夹角为β，所述的夹角α为20～40°，所述的夹角β为90～179°。该实施例中的每2个相邻面的交线不在同一斜平面上，并保持相互平行。

实施例4

在实施例2的基础上，每2个相邻面的交线在同一斜平面上，并保持相互平行。

上述实施例中的金刚石优选聚晶金刚石。

工作原理：

本实用新型与普通PDC钻头使用方法相同，当切削齿4与岩石接触时，犁削式切削齿4的尖端可以有效吃入地层，在钻具传递的扭力作用下切削齿4向前移动使岩石的结构发生破坏，岩屑离开地层并沿切削齿表面上移随后被钻井液携离井底，从而提高机械钻速；齿托5可以控制切削齿4的吃入深度防止吃入过深造成损坏，延长钻头寿命提高进尺。