[实用新型]尖圆混合齿PDC钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油、煤田、矿山、地质等领域钻井用人造金刚石聚晶复合片钻头，通称PDC钻头。主要针对致密的硬塑性泥岩地层用一种新型楔形PDC片和孕镶块组成的楔形PDC复合齿和圆形PDC齿在钻头上混合镶齿，达到提高机械钻速的目的，属于机械制造技术领域。

背景技术

PDC钻头广泛用于石油、煤田等软到中硬地层，不仅进尺高，达几百米至几千米，且钻速一般也高于牙轮钻头。但在深井中遇到大段压实的硬塑性泥岩夹泥质砂岩，PDC片不易楔入地层，机械钻速一般在0.5-1米/小时左右。牙轮钻头在这样的地层，钻速也很慢，和PDC钻头差不多，这类地层是目前深井钻井中遇到最难钻的地层。为了提高PDC钻头在这类地层中的机械钻速，钻头设计者们提出了尖圆混合布齿的PDC钻头。在钻头刀片上，将楔形PDC齿的出露高度比圆齿高1-2毫米。这样，楔形齿由于接触面积很小，很容易楔入地层，井底形成凸圆脊，后面的圆齿就很容易将凸起的圆脊破碎切削了。在这类地层较大幅度地提高了钻速，但由于地层中含有砂岩夹层，工作一定时间后尖角很易磨钝，随着楔形齿的磨钝，PDC钻头钻速很快下降，最后，和普通PDC钻头差别不大。这样，提高楔形PDC齿的耐磨寿命成了尖圆混合齿PDC钻头的关键。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术之不足，提供一种能比现有楔形PDC齿更耐磨的PDC片和天然金刚石或人造金刚石聚晶硬质材料孕镶块焊接在一起的楔形PDC复合齿。可增加楔形齿的耐磨性和寿命。

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：

一种尖圆混合齿PDC钻头，钻头上分排排布楔形齿和圆柱形齿，楔形齿的截面形状为用两条相交于圆周上的直线将一个圆形截去两块弓形后剩余的部分，两条直线在圆周的交点处形成了楔形齿的尖棱端部。楔形齿沿其轴向依次由厚3-4毫米PDC片和厚6-8毫米同样形状且内含天然金刚石或人造金刚石聚晶薄片孕镶块的硬质材料基体焊接在一起形成。孕镶块位于硬质材料基体尖棱端部并贴近PDC片。楔形齿在PDC钻头刀片上的高度比圆柱形PDC齿高出1-2毫米。硬质材料孕镶块是通过热压烧结将厚2-3毫米厚的薄片含天然金刚石的热压薄片或厚1.5-2毫米人造金刚石聚晶薄片镶嵌在楔形齿棱的顶部。当PDC片尖端磨损1-2毫米后，镶在后面孕镶块尖端的天然金刚石或人造金刚石聚晶片就投入工作，增加楔形复合齿的耐磨性，延长楔形齿的工作寿命，从而提高尖圆混合齿PDC钻头在钻硬塑性泥岩和夹砂岩地层的使用寿命。楔形PDC复合齿在钻头上出露高度要比圆形PDC片高1-2毫米，保证楔形齿先楔入地层，以便圆形PDC齿更好的切削破碎岩石，获得较高的钻速。

综上所述，本实用新型具有如下优点：

1.本实用新型提供一种新型楔形PDC片和硬质材料孕镶块复合齿，它具有比单一的楔形复合片齿更耐磨的性能。

2.这种新型PDC复合齿的齿楔形棱上镶有天然金刚石热压薄片或人造金刚石聚晶薄片，可增加楔形齿棱的耐磨性。

附图说明

图1为楔形PDC复合齿，具有楔形PDC片和硬质材料加天然金刚石热压片或人造金刚石聚晶薄片的孕镶块的剖面示意图。

图2为尖圆混合布齿的PDC钻头切削破碎岩石时楔形PDC复合齿布齿原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步地详细说明。

如图1所示为本实用新型一种新型楔形PDC复合齿，它包括厚3-4毫米的楔形PDC片1和焊接在一起的硬质材料楔形孕镶块2及在孕镶块尖棱处镶有1-3毫米的扁形天然金刚石热压片或人造金刚石聚晶薄片3。由于金刚石的耐磨性高于PDC片，当楔形PDC片磨损不大的高度后，天然金刚石就投入工作后会增加楔形PDC复合齿的耐磨性，保持尖圆混合齿PDC钻头在致密泥岩中的破岩特点。如图2所示。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。