[發(fā)明專利]一種耐磨的PDC-牙輪復(fù)合鉆頭

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110350625.0
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113006703B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 文永川;王霞;易暢;李晉秦;張一鵬;羅元清;易燕;曾毅;邱虎;刁磊
• 申請（專利權(quán)）人: 四川寶石機(jī)械石油鉆頭有限責(zé)任公司
• 主分類號: E21B10/46
• 分類號: E21B10/46;E21B10/50;E21B10/62;E21B10/43
• 代理公司: 成都天嘉專利事務(wù)所(普通合伙) 51211
• 代理人: 冉鵬程

本發(fā)明公開了一種耐磨的PDC?牙輪復(fù)合鉆頭，包括PDC鉆頭和單牙輪鉆頭，PDC鉆頭長度方向開設(shè)有螺紋孔，單牙輪鉆頭通過螺紋安裝在螺紋孔內(nèi)；PDC鉆頭包括鉆頭本體，鉆頭本體的圓周上均布有若干刀翼，刀翼上固定嵌入有若干PDC切削齒；相鄰的兩片刀翼之間的鉆頭本體上開設(shè)有與鉆頭本體內(nèi)部的第一主流道連通的第一輔流道；單牙輪鉆頭的螺紋段開設(shè)的一圈半圓形凹槽和每片刀翼上安裝的與半圓形凹槽配合、用以限制PDC鉆頭和單牙輪鉆頭松動的限位機(jī)構(gòu)。本方案的單牙輪鉆頭和PDC鉆頭具有連接穩(wěn)定性好，流道防堵塞，耐磨性好等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油、天然氣鉆探用鉆頭，特別是一種耐磨的PDC-牙輪復(fù)合鉆頭。

背景技術(shù)

鉆擴(kuò)眼技術(shù)是近年來興起的一項鉆井新技術(shù)，其采用的是隨鉆擴(kuò)眼工具邊鉆邊擴(kuò)原理，最終實現(xiàn)井眼尺寸比領(lǐng)眼鉆頭尺寸大，以達(dá)減小開眼尺寸，增大完井尺寸的目的。目前，為了配合膨脹管技術(shù)及非常規(guī)井深結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，在國外同心隨鉆擴(kuò)眼技術(shù)發(fā)展迅速。同心隨鉆擴(kuò)眼能夠提高鉆速是由兩個方面因素控制，一是擴(kuò)眼臺階處巖石應(yīng)力集中，容易破碎；二是領(lǐng)眼鉆頭較小，能獲得足夠的機(jī)械能量。

目前的同心隨鉆擴(kuò)眼主要采用單牙輪鉆頭和PDC鉆頭組成，部分將兩者設(shè)置為一體，部分將兩者采用螺紋連接為一體；雖然兩者連接方式都具有邊鉆邊擴(kuò)的優(yōu)點，但是在使用時仍存在如下不足：

設(shè)置為一體時，擴(kuò)眼時雖能夠保證兩者的穩(wěn)定性，但是單牙輪鉆頭和PDC鉆頭中任一部件損壞后，只能整體報廢，不能進(jìn)行更換；螺紋連接為一體的方式，擴(kuò)眼時雖能滿足損壞后的可更換性，但是，單牙輪鉆頭和PDC鉆頭的穩(wěn)定性欠佳，若是鉆頭卡緊時出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，很容易使兩部件出現(xiàn)松動，影響對巖體的破碎。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供了一種耐磨的PDC-牙輪復(fù)合鉆頭，其解決了現(xiàn)有技術(shù)中單牙輪鉆頭和PDC鉆頭連接穩(wěn)定性差的問題。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

提供一種耐磨的PDC-牙輪復(fù)合鉆頭，包括PDC鉆頭和單牙輪鉆頭，PDC鉆頭長度方向開設(shè)有螺紋孔，單牙輪鉆頭通過螺紋安裝在螺紋孔內(nèi)；PDC鉆頭包括鉆頭本體，鉆頭本體的圓周上均布有若干刀翼，刀翼上固定嵌入有若干PDC切削齒；

相鄰的兩片刀翼之間的鉆頭本體上開設(shè)有與鉆頭本體內(nèi)部的第一主流道連通的第一輔流道；單牙輪鉆頭的螺紋段開設(shè)的一圈半圓形凹槽和每片刀翼上安裝的與半圓形凹槽配合、用以限制PDC鉆頭和單牙輪鉆頭松動的限位機(jī)構(gòu)；

限位機(jī)構(gòu)包括保徑齒及刀翼與半圓形凹槽對應(yīng)的位置處開設(shè)的與螺紋孔連通的臺階孔；臺階孔由外至內(nèi)包括連通的第一圓孔、第二圓孔和第三圓孔，且第二圓孔的直徑小于第一圓孔和第三圓孔的直徑；第二圓孔內(nèi)活動安裝有連桿，且連桿的兩端延伸至第一圓孔和第三圓孔內(nèi)；

連桿位于第三圓孔內(nèi)的端部焊接有直徑等于半圓形凹槽直徑的鋼珠；第一圓孔側(cè)壁和連桿位于第一圓孔的端部均開設(shè)有旋向相反的螺紋段；保徑齒內(nèi)部開設(shè)有帶螺紋的槽體、陷入第一圓孔的外表面開設(shè)有螺紋，保徑齒通過螺紋與連桿固定在一起后，再通過螺紋與第一圓孔固定；保徑齒延伸出第一圓孔的表面為弧形面。

本發(fā)明的有益效果為：本方案設(shè)置半圓形凹槽和限位機(jī)構(gòu)后，在單牙輪鉆頭通過螺紋安裝到位后，將保徑齒安裝在連桿的端部，之后通過保徑齒旋進(jìn)第一圓孔，將鋼珠壓入半圓形凹槽中，以實現(xiàn)限位機(jī)構(gòu)對單牙輪鉆頭軸向的限位，保證復(fù)合鉆頭不管是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，PDC鉆頭和單牙輪鉆頭都不會出現(xiàn)松動。

第二圓孔小于第三圓孔的直徑的獨特設(shè)置，可以避免更換復(fù)合鉆頭時，鋼珠和連桿從臺階孔中拔出，需要再次安裝的問題。第一圓孔和連桿端部螺紋旋向相反的獨特設(shè)置，可以避免保徑齒內(nèi)部和外部同步從連桿和第一圓孔中退出，而出現(xiàn)保徑齒完全脫離第一圓孔和連桿時，鋼珠卻未完全重半圓形凹槽中退出，影響PDC鉆頭和單牙輪鉆頭之間的更換。