[發明專利]一種切削-磨削翼片型油氣鉆井用鉆頭

有效

• 申請號: 201310313781.5
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN103362444B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發明（設計）人: 段隆臣;契霍特金V.F;湯鳳林;龐豐
• 申請（專利權）人: 中國地質大學(武漢)
• 主分類號: E21B10/43
• 分類號: E21B10/43
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 周宗貴;劉榮

技術領域

本發明提供了一種油氣井鉆探用鉆頭，尤其涉及一具有切削、磨削功能的翼片型鉆頭，屬于鉆井鉆頭領域。

背景技術

目前，世界各國石油資源日漸枯竭，這就需要鉆井公司更經濟、更有效地進行石油開發。作為鉆井作業中最重要的工具——鉆頭，其工作性能直接影響到鉆井作業的質量、成本和效率。

PDC鉆頭是用人造聚晶金剛石切削塊嵌于鉆頭胎體而成的一種新型切削型鉆頭，以其鋒利和高耐磨性逐漸取代石油鉆井中份額較大的牙輪鉆頭，占據主導地位。然而，當鉆進堅硬地層或軟硬互層的巖層時，鉆頭上的PDC切削具容易磨鈍，使其接觸面積增大，致使機械鉆速降低，導致鉆頭壽命短、切削具磨損快，增加了中-深井鉆井工作時的資源消耗。

目前國內有些鉆井中所使用的鉆頭中在其上鑲有PDC復合片。但是，這種鉆頭的缺點是PDC切削具布置不合理，不能鉆進軟硬互層地層，因此使用范圍窄。在鉆井過程中，鉆頭上的PDC切削具容易磨鈍，接觸面積增大，致使機械鉆速降低，最后不能鉆進。

發明內容

本發明提供了一種切削-磨削翼片型油氣鉆井用鉆頭，解決了背景技術中的不足，該鉆頭能夠增加鉆頭鉆進地層的使用范圍，可在軟硬互層地層中使用，提高機械鉆速，增加鉆頭進尺。

實現本發明上述目的所采用的技術方案為：

一種切削-磨削翼片型油氣鉆井用鉆頭，至少包括鉆頭剛體以及固定于鉆頭剛體上的翼片，所述翼片的上部分布有PDC切削具，翼片的下部分布有壓模破碎式切削具，其中所述的PDC切削具呈對數螺旋狀線狀分布于鉆頭剛體上，且在鉆頭剛體的工作唇面上的任一圓環中，PDC切削具覆蓋有兩次以上，所述的壓模破碎式切削具呈二次方曲線狀分布于鉆頭剛體上。

所述的壓模破碎式切削具為斯拉烏季契切削具。

所述的壓模破碎式切削具的高度比PDC切削具的高度高出0.1～0.3mm。

本發明所提供的切削-磨削翼片型油氣鉆井用鉆頭與現有技術相比，在鉆頭翼片上PDC切削具按對數螺旋線分布，且多次覆蓋鉆頭剛體的工作唇面上，此設計排除了在鉆頭工作唇面上有未被切削具覆蓋的部位，提高了鉆頭的工作能力和鉆頭進尺。PDC切削具按對數螺旋線布置，可以更加有效地排除鉆頭下面的巖屑。在每個翼片的下部還設置有按二次方曲線布置壓模破碎式切削具，如斯拉烏季契切削具，而且，斯拉烏季契切削具高出PDC復合片0.1mm~0.3mm，此種設計可以保證在鉆井過程中，對所鉆巖石產生局部施載作用，承擔破碎井底需要的全部載荷。從而解脫了PDC切削具破碎巖石的負擔，使其主要完成排除井底巖屑的作用。遇到堅硬巖石時，斯拉烏季契切削具破碎巖石，保護了PDC切削具的工作能力，從而提高了鉆頭的壽命指標。所以，這種破碎巖石的方式稱為壓模式破碎巖石。

本發明中將PDC切削具與其它切削具結合，使得每個翼片同時具備切削和磨削的功能，當鉆進硬巖或軟硬互層的地層時，提高鉆頭壽命和機械鉆速，鉆頭適用面廣。

附圖說明

圖1為本發明所提供的切削-磨削翼片型油氣鉆井用鉆頭的結構示意圖；

圖中：1-鉆頭剛體，2-翼片，3-PDC切削具，4-壓模破碎式切削具。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本發明做詳細具體的說明，但是本發明的保護范圍并不局限于以下實施例。

本發明所提供的切削-磨削翼片型油氣鉆井用鉆頭的結構如圖1所示，包括鉆頭剛體1以及固定于鉆頭剛體1上的翼片2，所述翼片2的上部分布有PDC切削具3，翼片2的下部分布有壓模破碎式切削具4，其中所述的PDC切削具3呈對數螺旋狀線狀分布于鉆頭剛體1上，且在鉆頭剛體的工作唇面上的任一圓環中，PDC切削具覆蓋有兩次以上，以確保全方位的覆蓋在鉆頭工作唇面上。所述的壓模破碎式切削具4呈二次方曲線狀分布于鉆頭剛體1上。

在本實施例中所述的壓模破碎式切削具4為斯拉烏季契切削具，且所述的壓模破碎式切削具4的高度比PDC切削具3的高度高出0.1～0.3mm，這樣可以保證壓模破碎式切削具在鉆頭剛體上的相對安裝高度比PDC切削具在鉆頭剛體上的相對安裝高度高出0.1～0.3mm。