CN103362444B - 一种切削-磨削翼片型油气钻井用钻头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种切削‑磨削翼片型油气钻井用钻头，至少包括钻头刚体以及固定于钻头刚体上的翼片，所述翼片的上部分布有PDC切削具，翼片的下部分布有压模破碎式切削具，其中所述的PDC切削具呈对数螺旋状线状分布于钻头刚体上，且在钻头刚体的工作唇面上的任一圆环中，PDC切削具覆盖有两次以上，所述的压模破碎式切削具呈二次方曲线状分布于钻头刚体上。本发明中将PDC切削具与其它切削具结合，使得每个翼片同时具备切削和磨削的功能，当钻进硬岩或软硬互层的地层时，提高钻头寿命和机械钻速，钻头适用面广。该钻头能够增加钻头钻进地层的使用范围，可在软硬互层地层中使用，提高机械钻速，增加钻头进尺。

Description

一种切削-磨削翼片型油气钻井用钻头
技术领域
本发明提供了一种油气井钻探用钻头，尤其涉及一具有切削、磨削功能的翼片型钻头，属于钻井钻头领域。
背景技术
目前，世界各国石油资源日渐枯竭，这就需要钻井公司更经济、更有效地进行石油开发。作为钻井作业中最重要的工具——钻头，其工作性能直接影响到钻井作业的质量、成本和效率。
PDC钻头是用人造聚晶金刚石切削块嵌于钻头胎体而成的一种新型切削型钻头，以其锋利和高耐磨性逐渐取代石油钻井中份额较大的牙轮钻头，占据主导地位。然而，当钻进坚硬地层或软硬互层的岩层时，钻头上的PDC切削具容易磨钝，使其接触面积增大，致使机械钻速降低，导致钻头寿命短、切削具磨损快，增加了中-深井钻井工作时的资源消耗。
目前国内有些钻井中所使用的钻头中在其上镶有PDC复合片。但是，这种钻头的缺点是PDC切削具布置不合理，不能钻进软硬互层地层，因此使用范围窄。在钻井过程中，钻头上的PDC切削具容易磨钝，接触面积增大，致使机械钻速降低，最后不能钻进。
发明内容
本发明提供了一种切削-磨削翼片型油气钻井用钻头，解决了背景技术中的不足，该钻头能够增加钻头钻进地层的使用范围，可在软硬互层地层中使用，提高机械钻速，增加钻头进尺。
实现本发明上述目的所采用的技术方案为：
一种切削-磨削翼片型油气钻井用钻头，至少包括钻头刚体以及固定于钻头刚体上的翼片，所述翼片的上部分布有PDC切削具，翼片的下部分布有压模破碎式切削具，其中所述的PDC切削具呈对数螺旋状线状分布于钻头刚体上，且在钻头刚体的工作唇面上的任一圆环中，PDC切削具覆盖有两次以上，所述的压模破碎式切削具呈二次方曲线状分布于钻头刚体上。
所述的压模破碎式切削具为斯拉乌季契切削具。
所述的压模破碎式切削具的高度比PDC切削具的高度高出0.1～0.3mm。
本发明所提供的切削-磨削翼片型油气钻井用钻头与现有技术相比，在钻头翼片上PDC切削具按对数螺旋线分布，且多次覆盖钻头刚体的工作唇面上，此设计排除了在钻头工作唇面上有未被切削具覆盖的部位，提高了钻头的工作能力和钻头进尺。PDC切削具按对数螺旋线布置，可以更加有效地排除钻头下面的岩屑。在每个翼片的下部还设置有按二次方曲线布置压模破碎式切削具，如斯拉乌季契切削具，而且，斯拉乌季契切削具高出PDC复合片0.1mm~0.3mm，此种设计可以保证在钻井过程中，对所钻岩石产生局部施载作用，承担破碎井底需要的全部载荷。从而解脱了PDC切削具破碎岩石的负担，使其主要完成排除井底岩屑的作用。遇到坚硬岩石时，斯拉乌季契切削具破碎岩石，保护了PDC切削具的工作能力，从而提高了钻头的寿命指标。所以，这种破碎岩石的方式称为压模式破碎岩石。
本发明中将PDC切削具与其它切削具结合，使得每个翼片同时具备切削和磨削的功能，当钻进硬岩或软硬互层的地层时，提高钻头寿命和机械钻速，钻头适用面广。
附图说明
图1为本发明所提供的切削-磨削翼片型油气钻井用钻头的结构示意图；
图中：1-钻头刚体，2-翼片，3-PDC切削具，4-压模破碎式切削具。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做详细具体的说明，但是本发明的保护范围并不局限于以下实施例。
本发明所提供的切削-磨削翼片型油气钻井用钻头的结构如图1所示，包括钻头刚体1以及固定于钻头刚体1上的翼片2，所述翼片2的上部分布有PDC切削具3，翼片2的下部分布有压模破碎式切削具4，其中所述的PDC切削具3呈对数螺旋状线状分布于钻头刚体1上，且在钻头刚体的工作唇面上的任一圆环中，PDC切削具覆盖有两次以上，以确保全方位的覆盖在钻头工作唇面上。所述的压模破碎式切削具4呈二次方曲线状分布于钻头刚体1上。
在本实施例中所述的压模破碎式切削具4为斯拉乌季契切削具，且所述的压模破碎式切削具4的高度比PDC切削具3的高度高出0.1～0.3mm，这样可以保证压模破碎式切削具在钻头刚体上的相对安装高度比PDC切削具在钻头刚体上的相对安装高度高出0.1～0.3mm。
本发明所提供的切削-磨削翼片型油气钻井用钻头的工作原理如下：从泥浆泵来的钻井液通过回转的钻杆柱和钻头达到井底，冷却回转的钻头，把岩屑排到地表。在此过程中，通过钻杆柱传给钻头刚体的轴向载荷，在每个翼片下部的切削具---斯拉乌季契切削具的作用下，切入岩石并破碎岩石，形成岩石预破碎区和破碎区。在斯拉乌季契切削具破碎井底岩石后，PDC切削具，清理岩屑并对井底岩石进行预破碎。其中，翼片下部的斯拉乌季契切削具是按二次方曲线分布在钻头刚体上，且比PDC切削具高出0.1mm~0.3mm。PDC切削具是按对数螺旋线布置的，前面覆盖在钻头工作唇面上，有利于排除工作唇面下的破碎产物。钻井液携带这些破碎产物并将其运送至地表。
使用本发明所提供的切削-磨削翼片型油气钻井用钻头，可以扩大其使用范围，钻进硬度不同的软硬互层地层，增加其通用性、广谱性，可以提高石油天然气深井和超深井钻进时钻头的钻进效率和耐磨性（钻头进尺），提高钻井工作生产的技术经济指标。

Claims (1)

1.一种切削-磨削翼片型油气钻井用钻头，其特征在于：至少包括钻头刚体以及固定于钻头刚体上的翼片，所述翼片的上部分布有PDC切削具，翼片的下部分布有压模破碎式切削具，其中所述的PDC切削具呈对数螺旋状线状分布于钻头刚体上，且在钻头刚体的工作唇面上的任一圆环中，PDC切削具覆盖有两次以上，所述的压模破碎式切削具呈二次方曲线状分布于钻头刚体上；所述的压模破碎式切削具为斯拉乌季契切削具；所述的压模破碎式切削具的高度比PDC切削具的高度高出0.1～0.3mm。
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