CN103015905A - 双齿轮底喷式金刚石钻头 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种切削力和耐用度良好，时效高，并且对弱研磨性地层适应力好的双齿轮底喷式金刚石钻头，包括本体和钻齿，所述钻齿为V字齿轮状，环形排列，顶尖端朝向圆心；所述钻齿之间还设置有圆柱形的水路孔。

Description

双齿轮底喷式金刚石钻头

技术领域

本发明涉及一种钻探用双齿轮底喷式金刚石钻头。

背景技术

在采矿、采煤和油田开采等行业中，地质钻探采用的钻头一般采用金刚石钻头，将金刚石颗粒通过镶嵌烧结或电镀的方式依附于钻头切削面上，整个钻头没有活动的零部件，结构比较简单，具有高强度、高耐磨和抗冲击的能力，是20世纪80年代世界钻井三大新技术之一。现场使用证明，金刚石钻头在软-中硬地层中钻进时，有速度快、进尺多、寿命长、工作平稳、井下事故少、井身质量好等优点。金刚石钻头不但使用时间长，还可以重复利用，返厂修复的金刚石钻头使用起来和出厂的金刚石钻头使用效果差不多，能大量的节约钻井成本。钻头质量的好坏、钻头类型与地层岩性是否适应，对加快钻井速度和提高单只钻头进尺起着重要的作用。钻一口油气井一般要使用不同尺寸的多只钻头，在钻上部地层时要使用直径较大的钻头，因钻头钻进的地层较软，单只钻头进尺多、使用的时间短，一个钻头一般可重复使用几口井；而在钻下部地层时要使用直径较小的钻头，因地层硬、单只钻头的进尺少，一般要使用多只钻头。一只下井新钻头钻井进尺的多少主要取决于钻头的尺寸、类型、地层的软硬和钻进参数的配合。一般来说，钻头尺寸越小、地层越硬，进尺越少；钻头尺寸越大、地层越软，钻头进尺就越多。金刚石钻头的破岩作用是由金刚石颗粒完成的，在坚硬地层中，单粒金刚石在钻压作用下使岩石处于极高的应力状态下(约4200-5700MPa，有的资料认为可达6300MPa)，使岩石发生岩性转变，由脆性变为塑性。单粒金刚石吃入地层，在扭矩作用下切削破岩，切削深度基本上等于金刚石颗粒的吃入深度。这一过程如同“犁地”故称为金刚石钻头的犁式切削作用。在一些脆性较大的岩石里(如砂岩、石灰岩等)，钻头上的金刚石颗粒在钻压扭矩的同时作用下，破碎岩石的体积远大于金刚石颗粒的吃入与旋转体积。当压力不大时，只能沿金刚石的运动方向形成小沟槽，加大压力则会使小沟槽深部与两侧的岩石破碎，超过金刚石颗粒的断面尺寸。金刚石钻头的破岩效果，除与岩性以及影响岩性的外界因素(如压力、温度、地层流体性质等)有关外，钻压大小是重要的影响因素。它和牙轮钻头一样，破岩时都具有表层破碎、疲劳破碎、体积破碎三种方式。只有当金刚石颗粒具有足够的比压吃入地层岩石，使岩石发生体积破碎时，才能取得理想的破岩效果。

目前普遍使用的齿式金刚石钻头，是由一圈齿状突起环绕在钻头顶端(类似长城的城墙城墩的形状)，高速旋转时产生犁式切削作用，齿的形状单一，切削力和耐用度仍然不够好，时效低，并且对不同岩层适应力差；比如弱研磨性的坚硬打滑地层，在钻探过程中钻头容易打滑，时效差。

发明内容

本发明的目的是提供一种切削力和耐用度良好，时效高，并且对弱研磨性地层适应力好的双齿轮底喷式金刚石钻头。

本发明是这样实现的：双齿轮底喷式金刚石钻头，包括本体和钻齿，其特征在于所述钻齿为V字齿轮状，环形排列，顶尖端朝向圆心；所述钻齿之间还设置有圆柱形的水路孔。

通过对钻头水路的设计改进，使冲洗液在钻进过程中不会冲刷到岩心，提高在易碎、软塑性地层中的岩心采取率，冲洗液在水路孔中对钻头进行冲洗，避免打滑。钻齿在钻头顶端采用V字齿轮状环形排列，顶尖端朝向圆心，以烧结的方式与本体固定连接为一体。这种形状的钻齿将产生更大的切削力和摩擦力。由于岩层较硬，在钻探过程中容易出现钻头打滑的情况，更大的切削力和摩擦力有效地提高和工作效率和钻探进度，减小刻取岩石唇面面积，增加岩粉对金刚石孕镶胎体的研磨，使金刚石易于出磨，用于针对坚硬打滑地层钻进。由于是钻齿和本间采用烧结一体式，耐用度好寿命长。

综上所述，本发明由于设置V字齿轮状环形排列，产生更大的切削力和摩擦力，并且由于水路孔的存在使冲洗液在钻进过程中不会冲刷到岩心，是一种切削力和耐用度良好，时效高，并且对弱研磨性地层适应力好的双齿轮底喷式金刚石钻头。

附图说明

图1是本发明实施例的侧面示意图；

图2是本发明实施例的俯视示意图；

图中：1，本体；2，钻齿；3，水路孔。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

在图1和2中，本发明包括本体1和钻齿2，所述钻齿2为V字齿轮状，环形排列，顶尖端朝向圆心；所述钻齿2之间还设置有圆柱形的水路孔3。

Claims (1)

1.双齿轮底喷式金刚石钻头，包括本体和钻齿，其特征在于所述钻齿为V字齿轮状，环形排列，顶尖端朝向圆心；所述钻齿之间还设置有圆柱形的水路孔。

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