[發明專利]孕鑲PDC鉆頭

無效

• 申請號: 200910136737.5
• 申請日: 2009-05-14
• 公開（公告）號: CN101886524A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 彭燁;關舒偉;侯慶勇;張崇硯;李百勝;樊勝華
• 申請（專利權）人: 中國石化集團勝利石油管理局鉆井工藝研究院
• 主分類號: E21B10/46
• 分類號: E21B10/46
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 羅文遠

技術領域

本發明屬于石油、地質鉆井用鉆頭。

背景技術

目前，已有的PDC鉆頭在適應地層中具有機械鉆速快、進尺高、鉆壓較小、可適用的轉速高等優點，在石油和地質鉆井中得到了廣泛應用，為鉆井界帶來了巨大的經濟效益和社會效益。但因PDC鉆頭的PDC復合片較脆易于崩碎，且金剛石只有前表面上的一層，對于硬研磨性地層來講金剛石含量偏少，引起在這些地層中壽命偏小、進尺偏少。已有的孕鑲金剛石鉆頭采用小顆粒金剛石作為切削元件，因鉆頭的孕鑲金剛石層中都混合有金剛石顆粒，金剛石含量較高，且相對比較均勻，因此壽命較長、進尺較多。但其工作原理為磨削和犁削，機械鉆速較低。

發明內容

本發明為解決在硬研磨性地層中已有PDC鉆頭的進尺偏少和孕鑲金剛石鉆頭機械鉆速較低的問題，提供一種具有剪切破碎巖石功能，機械鉆速較高，具有孕鑲金剛石層，既最大限度地保護PDC復合片，又增大了金剛石含量，為此壽命和進尺較高的鉆頭。本發明的目的就是為提供孕鑲PDC鉆頭。

為實現上述目的，孕鑲PDC鉆頭由PDC復合片、孕鑲金剛石層、胎體、鋼芯和接頭組成，孕鑲金剛石層、胎體和鋼芯燒結為鉆頭體，在鉆頭體的孕鑲金剛石層和胎體上布置有流道，PDC復合片釬焊在孕鑲金剛石層中或孕鑲金剛石層和胎體中，出露0～PDC復合片直徑/3，處于孕表鑲狀態，且覆蓋鉆頭的冠部輪廓線，鉆頭體與接頭相連接。PDC復合片(1)為圓柱形、橢圓柱形、楔柱形、四棱柱形和/或三棱柱形，孕鑲金剛石層(2)中孕鑲天然金剛石、熱穩定人造聚晶金剛石(TSP)、人造金剛石顆粒和/或立方氮化硼(CBN)。

采用這種結構后，新型孕鑲PDC鉆頭釬焊有PDC復合片，具有剪切破碎巖石作用，因此機械鉆速較高。且把PDC復合片孕鑲在孕鑲金剛層中或在孕鑲金剛石層和胎體中，孕鑲金剛石層能夠最大限度地保護PDC復合片，盡可能保證PDC復合片在正常磨損條件下工作，減少了崩碎現象，可以有效提高壽命和進尺。同時，孕鑲金剛石層中含有大量的金剛石顆粒，具有犁削作用，增加了鉆頭的金剛石含量，又進一步提高了鉆頭的進尺和壽命。

附圖說明

圖1孕鑲PDC鉆頭結構示意圖1

圖2孕鑲PDC鉆頭結構示意圖2

具體實施方式

下面結合圖對本發明做進一步的詳細說明。

圖1所示的孕鑲PDC鉆頭由PDC復合片1、孕鑲金剛石層2、胎體3、鋼芯4和接頭5組成，孕鑲金剛石層2、胎體3和鋼芯4燒結為鉆頭體6，在鉆頭體6的孕鑲金剛石層2和胎體3上布置有流道7，PDC復合片1孕鑲在孕鑲金剛石層2中，出露0～PDC復合片直徑/3，處于孕表鑲狀態，且覆蓋鉆頭的冠部輪廓線，鉆頭體6與接頭5相連接。

圖2所示的孕鑲PDC鉆頭與圖1所示的孕鑲PDC鉆頭相似，不同的是PDC復合片1孕鑲在孕鑲金剛石層2和胎體3中，出露0～PDC復合片直徑/3，處于孕表鑲狀態，且覆蓋鉆頭的冠部輪廓線。

PDC復合片1可為圓柱形、橢圓柱形、楔柱形、四棱柱形和/或三棱柱形，孕鑲金剛石層2中可孕鑲天然金剛石、熱穩定人造聚晶金剛石(TSP)、人造金剛石顆粒和/或立方氮化硼(CBN)，流道7可以是爪形流道、噴嘴和外流道的組合。

在現場使用時，孕鑲PDC鉆頭的PDC復合片1和孕鑲金剛石層2中的金剛石都破碎巖石，因PDC復合片的剪切破碎作用，具有較高的機械鉆速。因PDC復合片1處于孕表鑲狀態，不易出現崩碎現象，其高耐磨性能夠得到充分利用，為此具有較高的進尺和壽命。同時，孕鑲金剛石層2中的金剛石分擔了部分巖石破碎量，減少了PDC復合片的工作量，可以進一步提高鉆頭的進尺和壽命。流道7將為鉆頭提供充足的鉆井液，使鉆頭得到良好的清洗和冷卻。