專利名稱：雙級切削結(jié)構(gòu)鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油天然氣鉆井鉆頭，具體地說，是一種具有雙級切削結(jié)構(gòu)的鉆井鉆頭，屬于對PDC鉆頭的結(jié)構(gòu)改進(jìn)。
背景技術(shù)：
常規(guī)PDC鉆頭在可鉆性較好的均質(zhì)地層中，具有機(jī)械鉆速快、使用壽命長的優(yōu)點。但在鉆井過程中，經(jīng)常會遇到如下這種層序的地層上下都是可鉆性較好的地層，而中間夾著一段較薄的可鉆性很差的礫石層。若在這種地層中采用常規(guī)PDC鉆頭鉆井，一般在鉆遇礫石層時，堅硬的礫石會對鉆頭產(chǎn)生很大的沖擊作用，使PDC切削件遭到嚴(yán)重?fù)p壞，從而使鉆頭失去切削地層的能力，因此縮短了鉆頭的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述常規(guī)PDC鉆頭只能適應(yīng)鉆可鉆性較好的均質(zhì)地層，而不能鉆中間含有礫石層的地層的缺陷，本發(fā)明提供了一種石油天然氣鉆井鉆頭，它能夠有效地鉆穿中間含有礫石層的地層。本發(fā)明的目的就是為鉆井現(xiàn)場提供一種雙級切削結(jié)構(gòu)鉆頭。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明包括鉆頭體、硬質(zhì)合金切削件、PDC切削件和噴嘴。按照本發(fā)明，這種雙級切削結(jié)構(gòu)鉆頭的硬質(zhì)合金切削件的出露高度大于PDC切削件的出露高度，硬質(zhì)合金切削件組成第一級切削結(jié)構(gòu)，PDC切削件組成第二級切削結(jié)構(gòu)。本發(fā)明硬質(zhì)合金切削件的排布密度較小，但能夠完全覆蓋井底，PDC切削件的排布密度與常規(guī)PDC鉆頭相當(dāng)。
在鉆井過程中，經(jīng)常會遇到如下這種層序的地層上下都是可鉆性較好的地層，而中間夾著一段較薄的可鉆性很差的礫石層。本發(fā)明的雙級切削結(jié)構(gòu)鉆頭在鉆這種地層時，由于硬質(zhì)合金切削件的出露高度大于PDC切削件的出露高度，所以首先參與切削地層的是由硬質(zhì)合金切削件組成的第一級切削結(jié)構(gòu)，因為地層的可鉆性較好，且硬質(zhì)合金切削件的排布密度較小，所以可以獲得較快的機(jī)械鉆速。由于硬質(zhì)合金切削件的整體抗沖擊能力是根據(jù)所鉆具體地層中礫石的堅硬程度和礫石層的厚度設(shè)計的，且在徑向上是按照近似等功率方式布置的，所以本發(fā)明的第一級切削結(jié)構(gòu)既能夠鉆穿礫石層，又能夠在鉆完礫石層時使大多數(shù)硬質(zhì)合金切削件從根部折斷。這樣，在鉆過礫石層后，本發(fā)明的第一級切削結(jié)構(gòu)就失去了切削地層的能力，而且由于硬質(zhì)合金切削件的損壞是從根部折斷的，所以不會增大承壓面積，此后參與切削的僅僅是由PDC切削件組成的第二級切削結(jié)構(gòu)，又由于PDC切削件的排布密度與常規(guī)PDC鉆頭相當(dāng)，因而本發(fā)明可以像常規(guī)PDC鉆頭一樣在可鉆性較好的地層中獲得較快的機(jī)械鉆速。由于本發(fā)明的雙級切削結(jié)構(gòu)鉆頭能夠以較快的機(jī)械鉆速連續(xù)鉆完中間含有礫石層的地層，所以與常規(guī)PDC鉆頭相比，本發(fā)明延長了使用壽命，提高了鉆井效率。
本發(fā)明將通過具體實例結(jié)合附圖加以說明。


圖1是本發(fā)明所述的一種雙級切削結(jié)構(gòu)鉆頭切削件排布示意圖；圖2是圖1中A-A剖視示意圖。
具體實施例方式
參照圖1和圖2用于石油天然氣鉆井的雙級切削結(jié)構(gòu)鉆頭，包括鉆頭體1和在鉆頭體1的端面上安裝著的若干個硬質(zhì)合金切削件2、若干個PDC切削件3以及數(shù)個噴嘴4。在徑向上，PDC切削件3的布置采用的是同大多數(shù)常規(guī)PDC鉆頭一樣的近似等切削方式，而硬質(zhì)合金切削件2的布置是近似等功率方式。硬質(zhì)合金切削件2的出露高度大于PDC切削件3的出露高度4.0-5.5mm，硬質(zhì)合金切削件2組成第一級切削結(jié)構(gòu)，PDC切削件3組成第二級切削結(jié)構(gòu)。硬質(zhì)合金切削件2的排布密度較小，約為1.5，但能夠完全覆蓋井底；而PDC切削件3的排布密度約為3.0，與中密度布齒的常規(guī)PDC鉆頭相當(dāng)。數(shù)個噴嘴4根據(jù)清洗和冷卻的要求分布在鉆頭端面上的不同部位。
根據(jù)上述方案制造出的雙級切削結(jié)構(gòu)鉆頭在鉆中間含有礫石層的地層時，由于硬質(zhì)合金切削件2的出露高度大于PDC切削件3的出露高度，所以首先參與切削地層的是由硬質(zhì)合金切削件2組成的第一級切削結(jié)構(gòu)。因為位于礫石層上面的地層的可鉆性較好，且硬質(zhì)合金切削件2的排布密度較小，所以本發(fā)明的雙級切削結(jié)構(gòu)鉆頭在位于礫石層上面的地層中可以獲得較快的機(jī)械鉆速。由于硬質(zhì)合金切削件2的整體抗沖擊能力是根據(jù)所鉆具體地層中礫石的堅硬程度和礫石層的厚度設(shè)計的，硬質(zhì)合金切削件2在徑向上是按照近似等功率方式布置的，所以本發(fā)明的第一級切削結(jié)構(gòu)既能夠鉆穿礫石層，又能夠在鉆完礫石層時使大多數(shù)硬質(zhì)合金切削件2從根部折斷。這樣，在鉆過礫石層后，本發(fā)明的第一級切削結(jié)構(gòu)就失去了切削地層的能力，而且由于硬質(zhì)合金切削件2的損壞是從根部折斷的，所以不會增大承壓面積，此后參與切削的僅僅是由PDC切削件3組成的第二級切削結(jié)構(gòu)，又由于PDC切削件3的排布密度與常規(guī)PDC鉆頭相當(dāng)，因而本發(fā)明可以像常規(guī)PDC鉆頭一樣在位于礫石層下面的可鉆性較好的地層中獲得較快的機(jī)械鉆速。
權(quán)利要求
1.一種雙級切削結(jié)構(gòu)鉆頭，包括鉆頭體(1)、硬質(zhì)合金切削件(2)、PDC切削件(3)和噴嘴(4)，其特征在于硬質(zhì)合金切削件(2)的出露高度大于PDC切削件(3)的出露高度，硬質(zhì)合金切削件(2)組成第一級切削結(jié)構(gòu)，PDC切削件(3)組成第二級切削結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙級切削結(jié)構(gòu)鉆頭，其特征在于硬質(zhì)合金切削件(2)的排布密度較小，但能夠完全覆蓋井底，PDC切削件(3)的排布密度與常規(guī)PDC鉆頭相當(dāng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于石油天然氣鉆井的雙級切削結(jié)構(gòu)鉆頭，包括鉆頭體、硬質(zhì)合金切削件、PDC切削件和噴嘴。這種雙級切削結(jié)構(gòu)鉆頭的硬質(zhì)合金切削件的出露高度大于PDC切削件的出露高度，硬質(zhì)合金切削件組成第一級切削結(jié)構(gòu)，PDC切削件組成第二級切削結(jié)構(gòu)。硬質(zhì)合金切削件的排布密度較小，但能夠完全覆蓋井底，PDC切削件的排布密度與常規(guī)PDC鉆頭相當(dāng)。這種雙級切削結(jié)構(gòu)鉆頭能夠在中間含有礫石層的地層中有效地鉆進(jìn)。
文檔編號E21B10/46GK1831290SQ200510042548
公開日2006年9月13日 申請日期2005年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月9日
發(fā)明者王福修 申請人:中國石化集團(tuán)勝利石油管理局鉆井工藝研究院