非重疊復(fù)合結(jié)構(gòu)pdc鉆頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種石油鉆井、地質(zhì)勘探、油田開發(fā)鉆進(jìn)的PDC鉆頭，尤其是涉及一種非重疊復(fù)合結(jié)構(gòu)roc鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的roc鉆頭，通常采用相同尺寸切削齒、單排結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在礫巖、復(fù)雜地層鉆進(jìn)過程中，由于巖性非均質(zhì)性和地層復(fù)雜性，導(dǎo)致鉆頭工作性能差，鉆頭的切削齒在短時(shí)間內(nèi)急劇磨損，需要頻繁起下鉆更換鉆頭，制約鉆井整體提速。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]為了克服現(xiàn)有PDC鉆頭在巖性非均質(zhì)以及復(fù)雜地層鉆進(jìn)過程中，鉆頭工作性能差，短時(shí)間內(nèi)切削齒急劇磨損，頻繁的起下鉆更換鉆頭制約鉆井整體提速的不足，本實(shí)用新型提供一種非重疊復(fù)合結(jié)構(gòu)roc鉆頭。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:非重疊復(fù)合結(jié)構(gòu)PDC鉆頭包括鉆頭前端的鉆頭冠，鉆頭冠部安裝有刀翼、噴嘴，鉆頭冠前端部設(shè)置有非均勻分布長刀翼和短刀翼，兩個(gè)長刀翼之間設(shè)置1個(gè)或2個(gè)短刀翼，兩個(gè)相鄰刀翼之間鉆頭冠上安裝有噴嘴，鉆頭冠部有鉆頭定位中心圓，長刀翼、短刀翼上固定安裝有前排的主切削齒和后排的輔助切削齒;每個(gè)長刀翼、短刀翼上的輔助切削齒的側(cè)傾角度大于主切削齒側(cè)傾角度，且側(cè)傾角度由鉆頭中心向外逐漸加大;輔助切削齒與主切削齒呈非重疊復(fù)合排布。
[0005]所述輔助切削齒的側(cè)傾角度為輔助切削齒前端面中心定位線與輔助切削齒前端面投影面之間的夾角;所述主切削齒的側(cè)傾角度為主切削齒前端面中心定位線與主切削齒前端面投影之間的夾角。輔助切削齒的側(cè)傾角度為5°-15°，主切削齒側(cè)傾角度為0°。
[0006]兩個(gè)相鄰刀翼之間鉆頭冠上安裝的噴嘴為高壓射流噴嘴。
[0007]同一刀翼上主切削齒與輔助切削齒的直徑不相等；同一刀翼上主切削齒直徑大于輔助切削齒直徑。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果是，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，在鉆進(jìn)過程中主切削齒、輔助切削齒有效參與切削地層，延長鉆頭的工作壽命，能夠保證鉆頭在地層交接面及復(fù)雜地層鉆頭工作平穩(wěn)性能，避免切削齒的先期破損，提尚鉆頭的抗沖擊性能和耐磨性能，有效提尚鉆井速度。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型非重疊復(fù)合結(jié)構(gòu)roc鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2是本實(shí)用新型中切削齒的側(cè)傾角度示意圖。
[0011]圖中:1.鉆頭冠，2.長刀翼，3.噴嘴，4.輔助切削齒，5.主切削齒，6.巖肩流道，7.短刀翼，8.鉆頭定位中心圓，9.主切削齒前端面投影面，10.主切削齒前端面中心定位線，11.輔助切削齒前端面投影面，12.側(cè)傾角度，13.輔助切削齒前端面中心定位線。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知曉的是，本發(fā)明不限于所列出的【具體實(shí)施方式】，只要符合本發(fā)明的精神，都應(yīng)該包括于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0013]參見附圖1-2。本實(shí)用新型非重疊復(fù)合結(jié)構(gòu)roc鉆頭包括鉆頭前端的鉆頭冠1，鉆頭冠部安裝有刀翼、噴嘴3，鉆頭冠1前端部設(shè)置有非均勻分布的2個(gè)長刀翼2和3個(gè)短刀翼7，兩個(gè)長刀翼2之間設(shè)置1個(gè)或2個(gè)短刀翼7，兩個(gè)相鄰刀翼之間沿鉆頭冠1的外圓周軸向設(shè)置的深寬槽為巖肩流道6。兩個(gè)相鄰刀翼之間鉆頭冠1上安裝有噴嘴3，噴嘴3為高壓射流噴嘴，在鉆進(jìn)過程中鉆井液通過噴嘴3射出，能夠提升鉆頭冷卻效果及巖肩上返運(yùn)移速度。
[0014]所述長刀翼2、短刀翼7上均固定安裝有2排切削齒，即前排的主切削齒5和后排的輔助切削齒4。每個(gè)長刀翼2、短刀翼7上的輔助切削齒4的側(cè)傾角度大于主切削齒5側(cè)傾角度，且側(cè)傾角度由鉆頭中心向外逐漸加大。鉆頭冠部有鉆頭定位中心圓8，輔助切削齒4的側(cè)傾角度12為輔助切削齒前端面中心定位線13與輔助切削齒前端面投影面11之間的夾角;所述主切削齒5的側(cè)傾角度為主切削齒前端面中心定位線10與主切削齒前端面投影之間9的夾角。通常輔助切削齒4的側(cè)傾角度為5°-15° ;主切削齒5側(cè)傾角度為0°。該結(jié)構(gòu)能夠使得鉆頭在復(fù)雜地層鉆進(jìn)中，將前排主切削齒切削下的巖肩由心部往外排趕，避免被后邊的主切削齒再次旋轉(zhuǎn)切削一次或多次，造成切削齒受到不必要的沖擊磨損。
[0015]同一刀翼上的主切削齒5與輔助切削齒4的直徑不相等，通常同一刀翼上主切削齒5的直徑大于輔助切削齒4的直徑。輔助切削齒4與主切削齒5呈非重疊復(fù)合排布，當(dāng)前排主切削齒5磨損或崩損后，輔助切削齒4開始參與切削，避免了因主切削齒5損壞后導(dǎo)致鉆速下降，需要進(jìn)行起下鉆更換鉆頭，進(jìn)一步延長了鉆頭使用壽命。
[0016]本實(shí)用新型非重疊復(fù)合結(jié)構(gòu)PDC鉆頭在復(fù)雜地層鉆進(jìn)中，采用高壓射流噴嘴和深寬槽的巖肩流道能夠有效提高巖肩運(yùn)移速度，將前排主切削齒切削下的巖肩及時(shí)由中心部位往外排趕，避免巖肩被后邊的主切削齒再次旋轉(zhuǎn)切削一次或多次，造成切削齒不必要的沖擊磨損;在當(dāng)主切削齒磨損后，輔助切削齒開始參與切削地層，延長了鉆頭在復(fù)雜地層中的工作壽命，保證在地層交接面及復(fù)雜地層鉆頭工作平穩(wěn)性能，避免切削齒的先期破損，提高roc鉆頭的抗沖擊性能及耐磨性能，有效提高鉆井速度。
[0017]應(yīng)該注意的是上述實(shí)施例是示例而非限制本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì)很多替代實(shí)施例而不脫離本專利的權(quán)利要求范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種非重疊復(fù)合結(jié)構(gòu)PDC鉆頭，包括鉆頭前端的鉆頭冠，鉆頭冠部安裝有刀翼、噴嘴，鉆頭冠前端部設(shè)置有非均勻分布的長刀翼和短刀翼，兩個(gè)長刀翼之間設(shè)置1個(gè)或2個(gè)短刀翼，兩個(gè)相鄰刀翼之間鉆頭冠上安裝有噴嘴，鉆頭冠部有鉆頭定位中心圓，其特征是:所述長刀翼(2)、短刀翼(7)上固定安裝有前排的主切削齒(5)和后排的輔助切削齒(4);每個(gè)長刀翼(2)、短刀翼(7)上的輔助切削齒(4)的側(cè)傾角度大于主切削齒(5)側(cè)傾角度，且側(cè)傾角度由鉆頭中心向外逐漸加大;輔助切削齒(4)與主切削齒(5)呈非重疊復(fù)合排布。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述非重疊復(fù)合結(jié)構(gòu)roc鉆頭，其特征是:所述輔助切削齒(4)的側(cè)傾角度為輔助切削齒前端面中心定位線與輔助切削齒前端面投影面之間的夾角;所述主切削齒(5)的側(cè)傾角度為主切削齒前端面中心定位線與主切削齒前端面投影之間的夾角。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述非重疊復(fù)合結(jié)構(gòu)roc鉆頭，其特征是:所述輔助切削齒(4)的側(cè)傾角度為5°-15° ;所述主切削齒(5)側(cè)傾角度為0°。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述非重疊復(fù)合結(jié)構(gòu)PDC鉆頭，其特征是:所述兩個(gè)相鄰刀翼之間鉆頭冠上安裝的噴嘴(3)為高壓射流噴嘴。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非重疊復(fù)合結(jié)構(gòu)PDC鉆頭，其特征是:所述同一刀翼上主切削齒(5)與輔助切削齒(4)的直徑不相等。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述非重疊復(fù)合結(jié)構(gòu)PDC鉆頭，其特征是:所述同一刀翼上主切削齒(5)直徑大于輔助切削齒(4)直徑。
【專利摘要】一種非重疊復(fù)合結(jié)構(gòu)PDC鉆頭。為了克服現(xiàn)有PDC鉆頭在巖性非均質(zhì)以及復(fù)雜地層鉆進(jìn)過程中，短時(shí)間內(nèi)切削齒急劇磨損，頻繁的起下鉆更換鉆頭制約鉆井整體提速的不足，本實(shí)用新型的鉆頭冠前端部設(shè)置有非均勻分布的長刀翼和短刀翼，兩個(gè)長刀翼之間設(shè)置1個(gè)或2個(gè)短刀翼，長刀翼、短刀翼上固定安裝有前排的主切削齒和后排的輔助切削齒；每個(gè)長刀翼、短刀翼上的輔助切削齒的側(cè)傾角度大于主切削齒側(cè)傾角度，且側(cè)傾角度由鉆頭中心向外逐漸加大；輔助切削齒與主切削齒呈非重疊復(fù)合排布。其有益效果是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，在鉆進(jìn)過程中主切削齒、輔助切削齒有效參與切削地層，延長鉆頭的工作壽命，提高鉆頭的抗沖擊性能和耐磨性能，有效提高鉆井速度。
【IPC分類】E21B10/43, E21B10/60
【公開號(hào)】CN205135427
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520863930
【發(fā)明人】郭俊磊, 曾貴蓉, 王忠華, 孫偉娜, 于連杰, 田波
【申請(qǐng)人】中國石油集團(tuán)渤海石油裝備制造有限公司, 渤海石油裝備（天津）中成機(jī)械制造有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年11月3日