[实用新型]高抗研磨金刚石钻头

说明书

技术领域

本实用新型属于石油及地质钻井用金刚石钻头领域。是一种高抗研磨、耐冲击的具有二级切削结构的金刚石钻头。

背景技术

PDC钻头的主要破岩方式是剪切，而硬地层和硬夹层的抗剪切强度高，在钻进过程中PDC切削齿承受着很大的扭矩力，另外，当钻头钻至硬地层时，钻头容易产生自然的回旋振动，钻头切削齿承受高冲击载荷就更大，在这二种情况下都能导致PDC切削齿冲击损坏或造成金刚石层碎裂和整个金刚石层脱落，因而易造成PDC齿先期失效，缩短钻头使用寿命。

川东北地区陆相须家河及以上地层富含长石石英砂岩、岩屑砂岩，研磨性强；泥岩通常含钙质团块，具有研磨性强、切削齿吃入困难、切削齿易被冲击破坏等特性；从目前切削齿技术来看须家河及以上地层不太适宜使用PDC钻头。

这是因为，现有金刚石钻头设计普遍采用下面的结构：采用PDC复合片做主切削齿，后面放置后排切削齿及硬质合金等耐磨材料。因为前排主切削齿承受钻压并最先接触地层。所受冲击载荷较大，PDC切削齿极易出现碎裂、脱层和高温磨损破坏，从而造成钻头的先期失效。

因地质条件复杂，岩石硬度高，研磨性强，可钻性差，钻头寿命短，使用三牙轮钻头机械钻速低，钻井周期长，钻进过程中井下情况复杂。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种适用于钻进川东北陆相地层的高抗研磨金刚石钻头。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种高抗研磨金刚石钻头，其钻头体上具有若干个刀翼，每个刀翼的前排位置设置有一排主切削齿，每个刀翼的后排位置设置有一排副切削齿，其特征在于：所述的主切削齿是一种高抗研磨切削齿，所述的副切削齿是PDC齿或与主切削齿相同的高抗研磨齿，并且所述的副切削齿的出露高度低于主切削齿。

在较佳的技术方案中：所述的主切削齿采用的是天然金刚石孕镶齿。天然金刚石孕镶齿是由天然金刚石与钻头体粉按照一定的比例烧结而成。天然金刚石孕镶齿通过二次烧结或焊接到钻头体刀翼上。

在较佳的技术方案中：所述的副切削齿采用的是与主切削齿相同的孕镶齿，并通过二次烧结或焊接方式固定在刀翼上。

在较佳的技术方案中：所述的孕镶齿是金刚石孕镶齿、TSP孕镶齿、以及金刚石和TSP混合孕镶齿的任意一种或任意几种的组合。

在较佳的技术方案中：在钻头体上还设有数个喷射孔。

在较佳的技术方案中：所述的副切削齿采用PDC齿，通过焊接方式固定在刀翼上。

本实用新型的结构有如下优势：前排主切削齿承载钻压，限制吃入深度，降低工作扭矩，防止后排复合片载荷过大，造成碎裂等现象。该钻头具有高抗研磨、耐冲击的特性，从而延长了钻头的寿命。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的平面布置示意图。

图2为本实用新型一个实施例的侧面布置示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的结构以及功能可以被更清楚的了解与认同，以下结合附图以一个优选实施例予以说明。

本实用新型所提供的高抗研磨金刚石钻头，如图1、图2所示，其钻头体1上具有若干个刀翼2，每个刀翼2的前排位置设置有一排主切削齿3，每个刀翼2的后排位置设置有一排副切削齿4，本实施例的前排主切削齿3采用的是预先烧结的金刚石孕镶齿，通过二次烧结或焊接到钻头体1刀翼2上，后排副切削齿4采用的是常规的PDC齿，并焊接在所述的刀翼2上，而且，所述的副切削齿4的出露高度低于主切削齿3。其中所述的“前排”与“后排”是相对于刀翼2的钻进切削方向而言，对于本领域技术人员而言是很清楚的。另外，在钻头体1上还设有数个喷射孔5，用于喷射钻井液到切削齿上，这部分是现有结构，不予赘述。

使用本实用新型钻遇比较均质的研磨性地层时，前排主切削齿3具有很好的自锐性，后排PDC齿以剪切方式破碎岩石，可以有效提高钻头的机械钻速。钻遇硬夹层时，前排主切削齿3承载钻压，并限制钻头吃入深度，可有效降低工作扭矩，减小冲击载荷，从而保护后排PDC切削齿免受冲击破坏，避免切削齿碎裂等现象发生。天然金刚石孕镶齿与PDC齿的有效结合，可以显著提高钻头的机械钻速，延长钻头的使用寿命。