[實用新型]復(fù)合式耐磨鉆頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420058577.3
• 申請日: 2014-01-26
• 公開（公告）號: CN203701969U
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李楠;王風明
• 申請（專利權(quán)）人: 山東遠征石油設(shè)備股份有限公司
• 主分類號: E21B10/00
• 分類號: E21B10/00;E21B10/43;E21B10/60
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種石油及天然氣鉆井技術(shù)，具體涉及一種復(fù)合式耐磨鉆頭。

背景技術(shù)

在石油、天然氣以及各種鉆探行業(yè)中鉆頭是不可缺少的重要開采部件，目前應(yīng)用最廣泛的為牙輪鉆頭和PDC鉆頭，牙輪鉆頭相對PDC鉆頭而言，牙輪鉆頭在旋轉(zhuǎn)時具有更好的沖擊、壓碎和剪切破碎地層巖石的作用，并且可導向性強，所以，比較適應(yīng)軟、中、硬的各種地層，但由于其牙輪是通過軸承固定在牙掌上，長時間使用時容易使牙輪扭轉(zhuǎn)震動，致使牙輪破壞；PDC鉆頭經(jīng)過近幾年的連續(xù)改進，以其優(yōu)越的切削能力和持久的工作能力也逐步被人們所認可，但是PDC鉆頭的剪切能力弱，如果長時間在硬夾層和長段的硬巖地層中工作，會導致其鉆進扭矩不平穩(wěn)，當定向鉆井時，鉆頭的鉆向不容易控制；如何通過技術(shù)改進，將PDC鉆頭和牙輪鉆頭技術(shù)整合，各取其優(yōu)點，開發(fā)出一種適合各種硬巖夾層的工作環(huán)境，鉆進扭矩平穩(wěn)且定向鉆更容易控制，扭轉(zhuǎn)震動降低，鉆頭壽命長的耐磨鉆頭是當前石油機械行業(yè)亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本實用新型提供了一種復(fù)合式耐磨鉆頭，其設(shè)計合理，適合各種硬巖夾層的工作環(huán)境，鉆進扭矩平穩(wěn)且定向鉆更容易控制，扭轉(zhuǎn)震動降低，鉆頭壽命更長。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實用新型采用以下方案：一種復(fù)合式耐磨鉆頭，包括一個接頭，接頭下方為鉆頭基體，其特征在于：圍繞鉆頭基體一周均勻分布著六個牙掌，每兩個牙掌之間為60°的夾角，所述的六個牙掌中，有三個牙掌上安裝有牙輪，另外三個牙掌上為PDC鉆頭構(gòu)造，所述的具有PDC鉆頭構(gòu)造的牙掌的側(cè)邊和底部為側(cè)刀翼，側(cè)刀翼上全部焊接著金剛石復(fù)合片；鉆頭基體的底部，分布著六個噴嘴，鉆頭基體的底部，正對著牙輪為三叉的底刀翼，底刀翼上焊接著金剛石復(fù)合片。

所述的鉆頭基體底部的六個噴嘴，三個為垂直噴嘴，三個為側(cè)向噴嘴，所述的垂直噴嘴和側(cè)向噴嘴交叉分布，垂直噴嘴分布在鉆頭基體的正下方，側(cè)向噴嘴設(shè)置在側(cè)刀翼后方，所述的垂直噴嘴和側(cè)向噴嘴均為硬質(zhì)合金材質(zhì)。

所述的三個牙輪和三個側(cè)刀翼交叉分布，相鄰兩牙輪之間被一個側(cè)刀翼間隔開。

所述的牙輪在牙掌上的安裝角度A為110°～115°范圍內(nèi)。

本實用新型的有益效果為：本實用新型通過技術(shù)改進，將PDC鉆頭和牙輪鉆頭技術(shù)整合，各取其優(yōu)點，通過轉(zhuǎn)動的設(shè)備帶動牙輪轉(zhuǎn)動，有效的發(fā)揮牙輪的沖擊、壓碎和剪切地層巖石的作用，保證本實用新型具有良好的可導向性，剪切地層巖石的同時，鉆頭基體上的側(cè)刀翼和底刀翼輔助剪切巖層，降低了巖層對牙輪的沖擊，使本實用新型的鉆進扭矩平穩(wěn)且定向鉆更容易控制，降低了扭轉(zhuǎn)震動；所述的三個垂直噴嘴和三個側(cè)向噴嘴形成扇形清洗面，對泥巖、頁巖和粗粒砂巖具有直接水力破巖作用，對石灰?guī)r、細粒砂巖有較好的水力輔助破巖作用，還能夠有效地解除井底巖屑墊層和鉆頭泥包，有效保護側(cè)刀翼和底刀翼以及牙輪免受巖屑沖擊，有效提高了鉆頭壽命。

附圖說明

圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型底部構(gòu)造示意圖。

圖3為本實用新型半剖面示意圖。

圖中，1、接頭，2、鉆頭基體，3、牙掌，4、牙輪，5、側(cè)刀翼，6、噴嘴，7、底刀翼，8、金剛石復(fù)合片，61、側(cè)向噴嘴，62、垂直噴嘴。

具體實施方式

參看附圖所示，一種復(fù)合式耐磨鉆頭，包括一個接頭1，接頭1下方為鉆頭基體2，圍繞鉆頭基體2一周均勻分布著六個牙掌3，每兩個牙掌3之間為60°的夾角，所述的六個牙掌3，有三個牙掌3上安裝有牙輪4，牙輪4在牙掌3上的安裝角度A為110°～115°范圍內(nèi)，另外三個牙掌3上為PDC鉆頭構(gòu)造，所述的具有PDC鉆頭構(gòu)造的牙掌3的側(cè)邊和底部為側(cè)刀翼5，側(cè)刀翼5上全部焊接著金剛石復(fù)合片8，所述的三個牙輪4和三個側(cè)刀翼5交叉分布，相鄰兩牙輪4之間被一個側(cè)刀翼5間隔開，鉆頭基體2的底部，分布著六個噴嘴6，其中三個為垂直噴嘴62，三個為側(cè)向噴嘴61，所述的垂直噴嘴62和側(cè)向噴嘴61交叉分布，垂直噴嘴62分布在鉆頭基體2的正下方，側(cè)向噴嘴61設(shè)置在側(cè)刀翼5后方，所述的垂直噴嘴62和側(cè)向噴嘴61均為硬質(zhì)合金材質(zhì)；鉆頭基體2的底部，正對著牙輪4為三叉的底刀翼7，底刀翼7上焊接著金剛石復(fù)合片8。

本實用新型使用時，將接頭1與外部傳動軸固定，在外部傳動軸的帶動下，鉆頭基體2開始轉(zhuǎn)動并向巖層進給，三個牙掌3上的牙輪4跟隨鉆頭基體2開始轉(zhuǎn)動，沖擊、壓碎和剪切地層巖石，同時側(cè)刀翼5和底刀翼7跟隨鉆頭基體2轉(zhuǎn)動，側(cè)刀翼5上的金剛石復(fù)合片8和牙輪4結(jié)合使用，共同完成井眼外圍部分的鉆進，而井眼的中心位置是由位于底刀翼7上的金剛石復(fù)合片8完成破巖；在牙輪4以及側(cè)刀翼5和底刀翼7共同完成剪切、沖擊巖層的同時，垂直噴嘴62和側(cè)向噴嘴61向巖層噴射水流，形成比較大的扇形清洗面，噴嘴6射流對泥巖、頁巖和粗粒砂巖具有直接水力破巖作用，對石灰?guī)r、細粒砂巖有較好的水力輔助破巖作用，還能夠有效地解除井底巖屑墊層和鉆頭泥包，顯著提高鉆頭基體2的進給，同時有效保護側(cè)刀翼5和底刀翼7以及牙輪4免受巖屑沖擊，使本實用新型的鉆進扭矩平穩(wěn)且定向鉆更容易控制，降低了扭轉(zhuǎn)震動，有效提高了鉆頭壽命。