[实用新型]双级钻头

说明书

本实用新型公开了一种双级钻头，其涉及石油钻井技术领域，包括：第一钻头机构，第一钻头机构包括具有轴线的第一本体，本体的侧壁上具有沿径向方向凸起的多个刀翼，刀翼上设置有用于切削破碎岩石的切削单元；第二钻头机构，第二钻头机构包括第二本体，所述第二本体设置在所述第一本体的上端；设置在第二本体上端的多个牙轮，牙轮绕轴线呈周向分布，牙轮朝向轴线一侧；第二钻头机构的牙轮形成的切削直径与第一钻头机构的切削单元形成的切削直径的比例在0.7至0.8之间。本申请能够在硬质的深部地层采用分级破岩的方式进行钻进，从而有效提高机械钻速。

技术领域

本实用新型涉及石油钻井技术领域，特别涉及一种双级钻头。

背景技术

随着我国经济社会的快速发展，对石油、天然气等优质洁净能源的需求大幅度增长，然而我国油气开发的难度不断增加，油气对外依存度越来越高，供需矛盾日益加剧。国内已评价的石油资源中，深层资源约占1/3；天然气资源中，深层资源约占43％，深层资源是陆上剩余资源量最多、发展潜力最大、钻井挑战最多的领域。为了缓解、调整、改善目前的能源生产和消费结构，需要加大对深层油气资源的开发和利用。

钻头是地质钻探行业中必不可少的一种钻井工具，牙轮钻头是石油钻井工程中适用于地层的最为广泛的一种钻头，PDC钻头是目前油气钻井应用中最为广泛的一类钻头。三牙轮钻头的特点包括：(1)冲击和剪切双重作用破岩，既有牙轮的冲击又有滑动引起的剪切，破岩效率高；(2)适应地层范围广，适合在所有地层中钻进；(3)钻头自洗效果好，不容易发生泥包；(4)此外三牙轮钻头所需钻压相对较高，不适合在易斜地层使用。PDC钻头，即聚晶金刚石复合片钻头(Polycrystalline Diamond Cpmpact Bits)，具有以下特点：(1)以剪切方式破岩，在软至中硬均质地层中破岩效率高，机械钻速高；(2)具有自锐性，能始终保持较高的机械钻速；(3)PDC钻头切削齿耐磨性高，钻头寿命长；(4)所需钻压较低，钻柱负荷小，同时在吊打情况下能保持较高的钻井速度；(5)然而PDC复合片抗冲击性能差，且PDC钻头对水力结构要求较高，水力结构设计不合理钻头会发生泥包。

在勘探开发深井油气资源时，针对深井超深井钻井遇到一系列难题，如：地层硬度高，研磨性强，可钻性差，致使钻头寿命短，机械钻速低；自然造斜能力强，极易发生井斜；岩性多变，岩石坚硬，跳钻严重。我国油气勘探开发工作逐渐向深井、超深井发展，以及大直径井段增多，传统PDC钻头在钻进过程中，破岩效率低，钻速慢且寿命短，钻头失效情况严重，使用寿命短，导致起下钻频繁，无法满足钻井提速增效的要求。因此迫切需要研究针对提高深井超深井、大直径井段的机械钻速的破岩效率高、寿命长的钻头，该类钻头的研究对于提高钻井速度、加快油气勘探开发速度具有重要的理论和现实意义。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型实施例所要解决的技术问题是提供了一种双级钻头，其能够在硬质的深部地层采用分级破岩的方式进行钻进，从而有效提高机械钻速。

本实用新型实施例的具体技术方案是：

一种双级钻头，所述双级钻头包括：

第一钻头机构，所述第一钻头机构包括具有轴线的第一本体，所述第一本体的侧壁上具有沿径向方向凸起的多个刀翼，所述刀翼上设置有用于切削破碎岩石的切削单元；

第二钻头机构，所述第二钻头机构包括第二本体，所述第二本体设置在所述第一本体的上端；设置在所述第二本体上端的多个牙轮，所述牙轮绕所述轴线呈周向分布，所述牙轮朝向轴线一侧；

所述第二钻头机构的所述牙轮形成的切削直径与所述第一钻头机构的所述切削单元形成的切削直径的比例在0.7至0.8之间。

优选的，相邻所述刀翼之间具有沿轴线方向延伸的凹槽，所述第一本体中开设有沿轴线方向延伸的第一流道、连通所述第一流道和所述凹槽底部的第二流道，所述第二流道由第一流道处向所述凹槽方向逐渐增大，所述第二流道中设置有第一喷嘴。