[實用新型]高抗研磨金剛石鉆頭

有效

• 申請號: 200920149310.4
• 申請日: 2009-04-08
• 公開（公告）號: CN201396071Y
• 公開（公告）日: 2010-02-03
• 發明（設計）人: 王艷梅
• 申請（專利權）人: 武漢億斯達工具有限公司
• 主分類號: E21B10/46
• 分類號: E21B10/46;E21B10/56
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 孫皓晨;賀華廉

技術領域

本實用新型屬于石油及地質鉆井用金剛石鉆頭領域。是一種高抗研磨、耐沖擊的具有二級切削結構的金剛石鉆頭。

背景技術

PDC鉆頭的主要破巖方式是剪切，而硬地層和硬夾層的抗剪切強度高，在鉆進過程中PDC切削齒承受著很大的扭矩力，另外，當鉆頭鉆至硬地層時，鉆頭容易產生自然的回旋振動，鉆頭切削齒承受高沖擊載荷就更大，在這二種情況下都能導致PDC切削齒沖擊損壞或造成金剛石層碎裂和整個金剛石層脫落，因而易造成PDC齒先期失效，縮短鉆頭使用壽命。

川東北地區陸相須家河及以上地層富含長石石英砂巖、巖屑砂巖，研磨性強；泥巖通常含鈣質團塊，具有研磨性強、切削齒吃入困難、切削齒易被沖擊破壞等特性；從目前切削齒技術來看須家河及以上地層不太適宜使用PDC鉆頭。

這是因為，現有金剛石鉆頭設計普遍采用下面的結構：采用PDC復合片做主切削齒，后面放置后排切削齒及硬質合金等耐磨材料。因為前排主切削齒承受鉆壓并最先接觸地層。所受沖擊載荷較大，PDC切削齒極易出現碎裂、脫層和高溫磨損破壞，從而造成鉆頭的先期失效。

因地質條件復雜，巖石硬度高，研磨性強，可鉆性差，鉆頭壽命短，使用三牙輪鉆頭機械鉆速低，鉆井周期長，鉆進過程中井下情況復雜。

發明內容

為了解決上述問題，本實用新型提供一種適用于鉆進川東北陸相地層的高抗研磨金剛石鉆頭。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

一種高抗研磨金剛石鉆頭，其鉆頭體上具有若干個刀翼，每個刀翼的前排位置設置有一排主切削齒，每個刀翼的后排位置設置有一排副切削齒，其特征在于：所述的主切削齒是一種高抗研磨切削齒，所述的副切削齒是PDC齒或與主切削齒相同的高抗研磨齒，并且所述的副切削齒的出露高度低于主切削齒。

在較佳的技術方案中：所述的主切削齒采用的是天然金剛石孕鑲齒。天然金剛石孕鑲齒是由天然金剛石與鉆頭體粉按照一定的比例燒結而成。天然金剛石孕鑲齒通過二次燒結或焊接到鉆頭體刀翼上。

在較佳的技術方案中：所述的副切削齒采用的是與主切削齒相同的孕鑲齒，并通過二次燒結或焊接方式固定在刀翼上。

在較佳的技術方案中：所述的孕鑲齒是金剛石孕鑲齒、TSP孕鑲齒、以及金剛石和TSP混合孕鑲齒的任意一種或任意幾種的組合。

在較佳的技術方案中：在鉆頭體上還設有數個噴射孔。

在較佳的技術方案中：所述的副切削齒采用PDC齒，通過焊接方式固定在刀翼上。

本實用新型的結構有如下優勢：前排主切削齒承載鉆壓，限制吃入深度，降低工作扭矩，防止后排復合片載荷過大，造成碎裂等現象。該鉆頭具有高抗研磨、耐沖擊的特性，從而延長了鉆頭的壽命。

附圖說明

圖1為本實用新型一個實施例的平面布置示意圖。

圖2為本實用新型一個實施例的側面布置示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型的結構以及功能可以被更清楚的了解與認同，以下結合附圖以一個優選實施例予以說明。

本實用新型所提供的高抗研磨金剛石鉆頭，如圖1、圖2所示，其鉆頭體1上具有若干個刀翼2，每個刀翼2的前排位置設置有一排主切削齒3，每個刀翼2的后排位置設置有一排副切削齒4，本實施例的前排主切削齒3采用的是預先燒結的金剛石孕鑲齒，通過二次燒結或焊接到鉆頭體1刀翼2上，后排副切削齒4采用的是常規的PDC齒，并焊接在所述的刀翼2上，而且，所述的副切削齒4的出露高度低于主切削齒3。其中所述的“前排”與“后排”是相對于刀翼2的鉆進切削方向而言，對于本領域技術人員而言是很清楚的。另外，在鉆頭體1上還設有數個噴射孔5，用于噴射鉆井液到切削齒上，這部分是現有結構，不予贅述。

使用本實用新型鉆遇比較均質的研磨性地層時，前排主切削齒3具有很好的自銳性，后排PDC齒以剪切方式破碎巖石，可以有效提高鉆頭的機械鉆速。鉆遇硬夾層時，前排主切削齒3承載鉆壓，并限制鉆頭吃入深度，可有效降低工作扭矩，減小沖擊載荷，從而保護后排PDC切削齒免受沖擊破壞，避免切削齒碎裂等現象發生。天然金剛石孕鑲齒與PDC齒的有效結合，可以顯著提高鉆頭的機械鉆速，延長鉆頭的使用壽命。