[發(fā)明專利]分體式牙輪與PDC的復合鉆頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810495882.1
• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN108625789B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設計）人: 田家林;何虹志;楊琳;熊潔;周儀;周思奇;黎根銀
• 申請（專利權）人: 西南石油大學;南通諧銘科技有限公司;四川諧銘科技有限公司
• 主分類號: E21B10/43
• 分類號: E21B10/43;E21B10/16;E21B10/20;E21B10/627
• 代理公司: 藍天知識產(chǎn)權代理(浙江)有限公司 33229
• 代理人: 郭亞銀

本發(fā)明涉及一種分體式牙輪與PDC的復合鉆頭，其由PDC鉆頭模塊、分體式牙輪鉆頭模塊、鉆頭體模塊組成。分體式牙輪鉆頭模塊采用分體式結構，牙輪下體、牙輪上體在運行時既隨鉆頭公轉(zhuǎn)，又各自繞著牙掌軸頸自轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)其刮削破碎巖石的任務，小端齒圈以及中間齒圈的牙齒刮削效率得以提高，有助于提高鉆頭破巖效率；分體式牙輪鉆頭模塊、PDC鉆頭模塊、鉆頭體模塊可作為鉆頭的標準部件進行批量制造，有助于縮短鉆頭生產(chǎn)周期，降低制造成本；分體式牙輪鉆頭模塊、PDC鉆頭模塊可以與鉆頭體模塊快捷安裝和拆卸，適用于生產(chǎn)現(xiàn)場操作，并且不同規(guī)格的PDC鉆頭模塊與鉆頭體模塊的組裝，可以實現(xiàn)不同的井眼大小。

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于石油、天然氣鉆井的分體式牙輪與PDC的復合鉆頭。

背景技術

PDC+牙輪復合鉆頭的PDC固定切削刀翼結構隨鉆頭在扭矩驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)鉆進，牙輪切削結構隨鉆頭體繞鉆頭軸線做旋轉(zhuǎn)并向下運動的同時，牙輪又繞自身軸自轉(zhuǎn)。牙輪切削結構與PDC固定刀翼切削結構的切削剖面，在軸心與周界的鼻部和臺肩區(qū)域重疊（常規(guī)的PDC鉆頭在鼻部和臺肩區(qū)域極易磨損）。牙輪切削結構在有限高度受力的鼻部和臺肩區(qū)域壓碎并且預先或部分破碎地層。因此，牙輪切削結構與PDC固定刀翼切削結構的結合工作，使得復合鉆頭結合了常規(guī)牙輪鉆頭和PDC鉆頭兩種切削結構的優(yōu)點。因此，PDC+牙輪復合鉆頭能夠有效地實現(xiàn)牙輪鉆頭及PDC鉆頭優(yōu)勢的互補，增強鉆頭對高強度、高研磨性、不均質(zhì)等難鉆地層的適應性。

通常把靠近牙輪底部的齒圈稱為牙輪大端齒圈，簡稱大端齒圈，把靠近牙輪頂部的部分稱為牙輪小端齒圈，簡稱小端齒圈。目前，已用于生產(chǎn)實際中的PDC+牙輪復合鉆頭的牙掌上大都只安裝了一個牙輪體，即牙輪體在繞牙掌軸頸自轉(zhuǎn)時只有一個自轉(zhuǎn)速度，從而導致從小端齒圈到大端齒圈的牙齒刮削效率將呈現(xiàn)一定的規(guī)律：小端齒圈的牙齒刮削效率最低，大端齒圈的牙齒刮削效率最高，而中間齒圈的牙齒刮削效率介于兩者之間，這將對PDC+牙輪復合鉆頭的破巖效率產(chǎn)生影響。

目前，石油、天然氣鉆井領域使用的PDC鉆頭主要分為鋼體式和胎體式兩種結構。胎體式PDC鉆頭主要材料為鑄造碳化鎢粉料，價格昂貴且不環(huán)保，而鋼體式PDC鉆頭本體材料為鋼體，價格低，強度高，減少了重金屬的使用，有利于環(huán)保。隨著CNC技術的發(fā)展及加工工藝的不斷完善，具有鋼體的PDC鉆頭不但成本上低于胎體的鉆頭，并且性能與胎體的鉆頭無明顯差異，鋼體式PDC鉆頭越來越受到用戶的青睞，在鉆探工程中得到大量的推廣及使用。現(xiàn)有的PDC+牙輪復合鉆頭的PDC固定切削刀翼結構與鉆頭本體通常采用整體銑削加工，鉆頭的加工周期長，加工量大，這將造成不必要的資源浪費。

因此，現(xiàn)有技術中迫切需要一種能夠提速增效、批量生產(chǎn)的分體式牙輪與PDC的復合鉆頭。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術存在的不足而提供的一種有助于提速增效，提高破巖效率，批量生產(chǎn)的分體式牙輪與PDC的復合鉆頭。