[实用新型]一种混合切削齿抗震PDC钻头

说明书

本实用新型涉及一种混合切削齿抗震PDC钻头，钻头本体的上端设有锥形公螺纹，钻头本体的下端设有冠部，冠部上分布有五个刀翼，其中两个主刀翼从冠部中心延伸至冠部外弧，两个主刀翼的相位相差144°~150°，三个辅刀翼从冠顶延伸至冠部外弧，其中一个辅刀翼位于主刀翼的一侧，另两个辅刀翼位于主刀翼的另一侧；相邻刀翼之间形成排屑槽，五条排屑槽中各设有一个脉冲喷嘴，冠部中心另设有一对脉冲喷嘴；各刀翼的切削面分别设有多个主切削齿，各主切削齿的基体为圆柱体且与刀翼连为一体，各主切削齿的工作面分别设有正三角形齿顶，各刀翼主切削齿的后排分别设有至少两颗减震合金齿。该钻头在钻遇大段砾岩层段时机械效率高，使用寿命长，可增加进尺。

技术领域

本实用新型涉及一种PDC钻头，特别涉及一种混合切削齿抗震PDC钻头，属于石油天然气钻探设备技术领域。

背景技术

随着我国石油勘探开发力度的日渐加大，深部超深部地层的油气资源不断被发现。但受制于钻头技术的局限性，目前使用的PDC钻头在深部含砾研磨性地层难以进行高效钻进，致使钻头钻遇此岩性地层时发生切削齿崩齿，机械效率降低，甚至出现钻头报废，起钻更换牙轮钻头过渡或者使用多只PDC钻头钻穿大段高研磨性地层，单只钻头进尺少，严重影响施工周期，额外增加钻井成本。因此，研制一种高抗磨性长寿命PDC钻头具有非常重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的PDC钻头钻遇大段砾岩层段时，容易出现崩齿导致机械钻速低、进尺少的问题，提供一种混合切削齿抗震PDC钻头，钻遇大段砾岩层段时机械效率高，使用寿命长，可增加进尺。

为解决以上技术问题，本实用新型的一种混合切削齿抗震PDC钻头，包括钻头本体，钻头本体的上端设有锥形公螺纹，钻头本体的下端设有冠部，冠部上分布有五个刀翼，其中两个主刀翼从冠部中心延伸至冠部外弧，两个主刀翼的相位相差144°~150°，三个辅刀翼从冠顶延伸至冠部外弧，其中一个辅刀翼位于主刀翼的一侧，另两个辅刀翼位于主刀翼的另一侧；相邻刀翼之间形成排屑槽，五条排屑槽中各设有一个脉冲喷嘴，冠部中心另设有一对脉冲喷嘴；各刀翼的切削面分别设有多个主切削齿，各主切削齿的基体为圆柱体且与刀翼连为一体，各主切削齿的工作面分别设有正三角形齿顶，各刀翼主切削齿的后排分别设有至少两颗减震合金齿。

相对于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：五个刀翼均对井眼圆周即底部进行切削，靠近钻头中心的区域由两个主刀翼进行切削，各脉冲喷嘴喷出的高速射流对各刀翼进行冲洗并冷却，将岩屑快速冲离井底，防止岩屑在井底堆积重复切削造成钻头损伤。各刀翼上的主切削齿为PDC合金齿，承担主要切削功能，切削含砾硬地层时，正三角形齿顶形成既锋利又坚硬的三棱形齿，比平面齿顶更容易切入地层。减震合金齿可以控制主切削齿的切入深度，与主切削齿共同对坚硬地层形成破坏，有效分担主切削齿所承受的冲击力，延长主切削齿的使用寿命，增加进尺，避免频繁起下钻更换钻头，提高深部坚硬地层的钻进效率。

作为本实用新型的改进，各脉冲喷嘴的口径为18～22mm，各排屑槽中的脉冲喷嘴的轴线与相应刀翼切削面之间的夹角为3°～10°，且喷射方向与钻头轴线的夹角为10°～30°。有利于最大限度冲洗冷却钻头，带动岩屑快速冲离井底，防止岩屑在井底堆积重复切削造成钻头损伤。

作为本实用新型的进一步改进，各主切削齿的正三角形齿顶的边长为19mm，倒角边为0.5mm，倒角角度为45°，后倾角为10°～20°。从几何原理出发，具有最佳稳定性，耐冲击性强，寿命更长。

作为本实用新型的进一步改进，所述减震合金齿为半球形、圆锥形或三角形碳化钨合金齿。圆锥形或三角形碳化钨合金齿既耐磨，又有较好的辅助切削能力，有利于普通坚硬地层保持一定的机械钻速；对于更加坚硬的地层，半球形碳化钨合金齿的稳定性更好，更加强调其减震性能，更有利于主切削齿的保护。