CN104196460B - 一种用于天然气岩芯钻探的回转组合式pdc钻头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于天然气岩芯钻探的回转组合式PDC钻头，所述PDC钻头主要由圆筒形钻体(1)和钻头主体组成，所述钻头主体包括主钻头(2)和辅钻头(3)，在所述钻头主体和所述圆筒形钻体(1)之间具有连接槽(9)，所述主钻头(2)的端面(4)呈圆锥台形，所述的辅钻头(3)的端面(5)为锯齿形，所述主钻头(2)和辅钻头(3)之间的夹角为15‑35度，所述主钻头(2)的端面(4)上具有刃翼(6)，所述刃翼(6)上具有切削牙齿(7)，在所述主钻头(2)的端面(4)上还有可旋转式三角喷头(8)，所述可旋转式三角喷头(8)通过连接头与圆形内部流道(10)相连，所述圆形内部流道(10)位于所述圆筒形钻体(1)内部，所述圆形内部流道(10)的数量与所述可旋转式三角喷头(8)的数量相等。

Description

一种用于天然气岩芯钻探的回转组合式PDC钻头

技术领域

本发明涉及一种钻头，尤其涉及一种用于天然气岩芯钻探的回转组合式PDC钻头。

背景技术

目前石油钻井用钻头的种类繁多，但结构非常单一，很难实用于地质多变的地质结构。此外现有的钻头硬度达不到要求，不能高效地进行钻进，即不能在单位之间内将刮刀切削的碎屑进行向外输送，即钻进效率不高。

轴承普遍存在硬质合金模块硬度低，硬质模块容易脱落以及耐磨损性能差等缺点。螺杆钻具中的径向轴承的性能直接影响到螺杆钻的使用寿命，其工作环境恶略，工作时周围布满高温泥浆，因此要求轴承具有良好的稳固性、耐磨性以及抗冲击性能。现有技术曾公开一种螺杆钻具用轴承，其在轴承内套上设有硬质合金层以及超音速热喷涂层，由于耐磨层为多层复合，其加工成本高，加工难度大。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺点，针对目前石油钻井用钻头的种类繁多，但结构非常单一，很难实用于地质多变的地质结构的技术问题，本发明提供一种用于天然气岩芯钻探的回转组合式PDC钻头。此外本发明还在提高钻头硬度上面有所提高，主要采用的技术方案如下：

一种用于天然气岩芯钻探的回转组合式PDC钻头，所述PDC钻头主要由圆筒形钻体和钻头主体组成，所述钻头主体包括主钻头和辅钻头，在所述钻头主体和所述圆筒形钻体之间具有连接槽，所述主钻头的端面呈圆锥台形，所述的辅钻头的端面为锯齿形，所述主钻头和辅钻头之间的夹角为15-35度，所述主钻头的端面上具有刃翼，所述刃翼上具有切削牙齿，在所述主钻头的端面上还有可旋转式三角喷头，所述可旋转式三角喷头通过连接头与圆形内部流道相连，所述圆形内部流道位于所述圆筒形钻体内部，所述圆形内部流道的数量与所述可旋转式三角喷头的数量相等，所述切削牙齿为硬质合金成分组成，按质量百分比其具体组成为：60-90％的钴镍合金，20-30％的钛，且杂质总量为0％，总质量百分比之和为100％。

优选，所述切削牙齿为硬质合金成分组成，按质量百分比其具体组成为：70％的钴镍合金，30％的钛，且杂质总量不大于0.20％，总质量百分比之和为100％。

优选，所述连接槽位于所述槽内上部一圈成弧形，所述弧形为向下突出的弧。

优选，所述组合式PDC钻头的耐磨时间达到600-700小时，更有选600小时，650小时，700小时。

优选，主钻头(2)和辅钻头(3)之间的夹角为25-35度，更有选25度或35度或30度。

技术效果

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明是与现有技术相比具有一定的优点，本实用新型中的主钻头是用来钻探岩芯硬质层，侧钻头是用来钻周围的岩层，钻头的长度长于主钻头，是为了更好的保护主钻头。操作简单，延长主钻头的使用寿命，提高了工作效率。且用于刮刀切削牙轮的钻头，耐磨层硬度高、韧性好、耐磨时间久、与钢材基体结合牢固的螺杆钻轴承；以及该钻头具有钻进效率高的优点。

附图说明

图1是本发明PDC钻头的示意图。

图2是本发明PDC钻头局部的示意图。

组合式PDC钻头(1)，主钻头(2)，辅钻头(3)，

具体实施方式

实施例1

一种用于天然气岩芯钻探的回转组合式PDC钻头1，所述PDC钻头1主要由圆筒形钻体和钻头主体10组成，所述钻头主体10包括主钻头2和辅钻头3，在所述钻头主体10和所述圆筒形钻体之间具有连接槽，所述主钻头2的端面呈圆锥台形4，所述的辅钻头3的端面为锯齿形5，所述主钻头和辅钻头之间的夹角为35度，所述主钻头的端面上具有刃翼6，所述刃翼6上具有切削牙齿7，在所述主钻头的端面上还有可旋转式三角喷头8，所述可旋转式三角喷头通过连接头9与圆形内部流道相连，所述圆形内部流道位于所述圆筒形钻体内部，所述圆形内部流道的数量与所述可旋转式三角喷头的数量相等，所述切削牙齿为硬质合金成分组成，按质量百分比其具体组成为：70％的钴镍合金，30％的钛，且杂质总量为0.10％，总质量百分比之和为100％，所述连接槽位于所述槽内的上部的一圈成弧形，所述弧形为向下突出的弧。

实施例2

一种用于天然气岩芯钻探的回转组合式PDC钻头，所述PDC钻头主要由圆筒形钻体和钻头主体组成，所述钻头主体包括主钻头和辅钻头，在所述钻头主体和所述圆筒形钻体之间具有连接槽，所述主钻头的端面呈圆锥台形，所述的辅钻头的端面为锯齿形，所述主钻头和辅钻头之间的夹角为25度，所述主钻头的端面上具有刃翼，所述刃翼上具有切削牙齿，在所述主钻头的端面上还有可旋转式三角喷头，所述可旋转式三角喷头通过连接头与圆形内部流道相连，所述圆形内部流道位于所述圆筒形钻体内部，所述圆形内部流道的数量与所述可旋转式三角喷头的数量相等，所述切削牙齿为硬质合金成分组成，按质量百分比其具体组成为：80％的钻镍合金，20％的钛，且杂质总量为0.09％，总质量百分比之和为100％，所述连接槽位于所述槽内上部一圈成弧形，所述弧形为向下突出的弧。

通过实施例1和2，对其钻进效率和钻头的力学性能进行测试，具体结果见表1.

表1：性能测试表

从上表中可以看出，本发明的钻头的各项指标明显优于现有技术中的普通轴承，且钻进效率大大提高，完全超出了本领域技术人员的预期水平。

Claims (8)

1.一种用于天然气岩芯钻探的回转组合式PDC钻头，其特征在于：所述PDC钻头主要由圆筒形钻体(1)和钻头主体组成，所述钻头主体包括主钻头(2)和辅钻头(3)，在所述钻头主体和所述圆筒形钻体(1)之间具有连接槽(9)，所述主钻头(2)的端面(4)呈圆锥台形，所述的辅钻头(3)的端面(5)为锯齿形，所述主钻头(2)和辅钻头(3)之间的夹角为15-35度，所述主钻头(2)的端面(4)上具有刃翼(6)，所述刃翼(6)上具有切削牙齿(7)，在所述主钻头(2)的端面(4)上还有可旋转式三角喷头(8)；所述可旋转式三角喷头(8)通过连接头与圆形内部流道(10)相连，所述圆形内部流道(10)位于所述圆筒形钻体(1)内部，所述圆形内部流道(10)的数量与所述可旋转式三角喷头(8)的数量相等，所述切削牙齿(7)为硬质合金成分组成，按质量百分比其具体组成为：60-90％的钴镍合金，20-30％的钛，且杂质总量不大于0.20％，总质量百分比之和为100％。

2.如权利要求1所述的PDC钻头，所述切削牙齿(7)为硬质合金成分组成，按质量百分比其具体组成为：70％的钴镍合金，30％的钛，总质量百分比之和为100％。

3.如权利要求1或2所述的PDC钻头，所述主钻头(2)和辅钻头(3)之间的夹角为25-35度。

4.如权利要求3所述的PDC钻头，所述主钻头(2)和辅钻头(3)之间的夹角为30度。

5.如权利要求3所述的PDC钻头，所述主钻头(2)和辅钻头(3)之间的夹角为35度。

6.如权利要求1-5任一项所述组合式PDC钻头在天然气岩芯钻探中的应用，其特征在于，所述的天然气岩芯钻进速度为每分钟50米。

7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述组合式PDC钻头的耐磨时间达到600-700小时。

8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述组合式PDC钻头的耐磨时间达到700小时。