[發(fā)明專利]一種適用中揚(yáng)子寒武系頁巖氣開采復(fù)合型鉆頭

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710573470.0
• 申請(qǐng)日: 2017-07-14
• 公開（公告）號(hào): CN107143287A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 付正兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 宜昌神達(dá)石油機(jī)械有限公司
• 主分類號(hào): E21B10/43
• 分類號(hào): E21B10/43;E21B10/60
• 代理公司: 重慶中之信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)50213
• 代理人: 涂強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及領(lǐng)域鉆具領(lǐng)域，具體涉及一種適用中揚(yáng)子寒武系頁巖氣開采復(fù)合型鉆頭。

背景技術(shù)

聚晶金剛石復(fù)合片(Polycrystalline Diamond Compact)鉆頭，簡(jiǎn)稱PDC鉆頭。它是用聚晶金剛石(薄圓片狀)做成小型切削塊鑲裝或燒結(jié)到鉆頭體上而形成的適用于軟到中硬地層。

上世紀(jì)初，牙輪鉆頭代替刮刀鉆頭在硬質(zhì)研磨性地層應(yīng)用，但這種鉆頭在鉆頁巖和其他塑性巖層中的缺點(diǎn)主要是壓持作用造成井底泥包，而隨著鉆深和井底壓力以及泥漿比重的增加，泥包現(xiàn)象會(huì)更加嚴(yán)重。為了解決這個(gè)問題，多年來各鉆頭制造商對(duì)牙輪鉆頭進(jìn)行了各種改進(jìn)，但收效甚微?？紤]到刮刀鉆頭或固定切削齒鉆頭在此方面受到的影響較小，人們開始嘗試將兩種鉆頭相結(jié)合。隨著PDC鉆頭的推廣應(yīng)用，以及PDC切削齒技術(shù)的改進(jìn)，固定切削齒PDC鉆頭在多種地層中逐漸取代牙輪鉆頭。但在硬質(zhì)、研磨性地層以及復(fù)雜定向鉆井作業(yè)中，由于性能的限制，PDC鉆頭無法取代牙輪鉆頭。因此，研發(fā)一種結(jié)合PDC鉆頭和牙輪鉆頭優(yōu)勢(shì)的復(fù)合型鉆頭十分必要。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，本發(fā)明提供了一種適用中揚(yáng)子寒武系頁巖氣開采復(fù)合型鉆頭，結(jié)合了PDC鉆頭和牙輪鉆頭優(yōu)勢(shì)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種適用中揚(yáng)子寒武系頁巖氣開采復(fù)合型鉆頭，包括鉆頭本體，所述鉆頭本體內(nèi)部具有沖洗腔，本體前端具有切削部，切削部頂部向外突出形成圓弧形頂面，所述切削部突出的設(shè)置有三條均勻分布的主切削刃，所述主切削刃延伸至圓弧形頂面并在圓弧形頂面交匯，主切削刃由沿本體徑向的切削面和呈弧線向本體表面延伸的背刀面組成，所述背刀面上鑲嵌設(shè)置有若干切削刀片，所述切削刀片排成兩列，第一列切削刀片位于切削面與背刀面交接的頂部，第二列切削刀片位于背刀面上且與第一列切削刀片平行，所述圓弧形頂面位于切削刃交匯處的間隙處設(shè)置有三個(gè)噴嘴，所述噴嘴與鉆頭本體內(nèi)部沖洗腔連通，所述切削部位于三條切削刃之間還設(shè)置有向切削部頂部外側(cè)傾斜伸出的軸頸部，所述軸頸部上有開孔，開孔與鉆頭本體內(nèi)部沖洗腔連通，軸頸部頂端卡接有球面的副切削面，所述副切削面上鑲嵌若干顆粒狀的副切削刃。

進(jìn)一步的，所述副切削刃頂點(diǎn)形成的球面外徑不超過第一列切削刀片頂點(diǎn)所形成的圓周范圍，在開孔時(shí)，主要靠主切削刃來工作，防止副切削刃的阻尼干擾，提高開孔速度。

進(jìn)一步的，所述主切削刃呈螺旋形盤繞在鉆頭本體上，螺旋方向從圓弧形頂面俯視向右旋轉(zhuǎn)，符合大多數(shù)鉆具的鉆孔轉(zhuǎn)向習(xí)慣，鉆孔時(shí)減小對(duì)主切削刃的沖擊，同時(shí)退出時(shí)更快。

進(jìn)一步的，所述鉆頭本體、切削部、主切削刃及軸頸部一體成型，增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

進(jìn)一步的，所述軸頸部與副切削面的卡接處設(shè)置有密封圈，防止切削液泄露影響沖洗。

進(jìn)一步的，所述第一列切削刀片刀體嵌入切削面中且刃口向切削面傾斜，可以保護(hù)第一切削刀片，同時(shí)改善切削角，使切削更快。

進(jìn)一步的，所述副切削刃為為圓球面，副切削刃主要用于較硬的工作環(huán)境中將巖層磨碎，球面的刀刃更有利于磨削。

本發(fā)明在使用時(shí)，主切削刃用于開孔，當(dāng)遇到較硬巖層時(shí)，主切削刃會(huì)受壓而收縮甚至磨損，此時(shí)則依靠副切削刃將硬質(zhì)巖層磨碎，兩列主切削刃可以相輔助使用，第一列主切削刃切削時(shí)，第二列起打散作用，防止泥包，第一列磨損嚴(yán)重時(shí)，第二列可以起到保徑作用，防止孔徑變化，同時(shí)延長(zhǎng)鉆頭的使用壽命。

本發(fā)明結(jié)合了PDC鉆頭和牙輪鉆頭的優(yōu)勢(shì)，在提高鉆孔效率的同時(shí)，擴(kuò)大了鉆頭的適用范圍，降低了成本,適用于中揚(yáng)子寒武系頁巖氣開采。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種適用中揚(yáng)子寒武系頁巖氣開采復(fù)合型鉆頭實(shí)施例的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明一種適用中揚(yáng)子寒武系頁巖氣開采復(fù)合型鉆頭實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記如下：

11、主切削刃；12、副切削面；13、副切削刃；14、鉆頭本體；15、密封圈；16、背刀面；17、切削刀片；18、主切削刃；19、軸頸部

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。