[实用新型]一种适应塑性地层的矩形齿PDC钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种油气田钻井作业领域井下工具钻头，特别是一种适应塑性地层的矩形齿PDC钻头。

背景技术

在目前的地址勘探、开采、石油钻井中，虽然已大量采用PDC钻头，但在深井作业中经常会遇到塑性很强的泥岩地层，由于其粘弹性很强,钻屑极易粘附在钻头上造成“泥包”而引发阻卡，譬如新疆塔里木塔河主体区块石炭系泥岩地层，埋深都在5000m以上，井段段长500m左右，在三轴围压下，泥岩具有较高的塑性和强度，现有PDC钻头很难吃入地层，并且PDC复合片冷却效果较差，容易热烧损PDC复合片，造成此井段机速偏低，钻头使用数量多，起下钻频繁，制约着整个钻井周期。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种提高PDC钻头在塑性地层吃入能力，提高机械钻速，并提高PDC复合片冷却效果，降低PDC复合片热烧损的频率，降低了维护成本，缩短钻井周期的矩形齿PDC钻头。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种适应塑性地层的矩形齿PDC钻头，它包括钻头接头和钻头冠部，其中钻头冠部上方设置有主刀翼和副刀翼，它还包括矩形PDC复合片、常规圆柱PDC复合片和减震齿，矩形PDC复合片和常规圆柱PDC复合片混合设置于主刀翼和副刀翼上；沿主刀翼或副刀翼的轨迹方向上还布设有减震齿；钻头冠部上方还设置有可换喷嘴。

所述的矩形PDC复合片包括硬质合金齿柱、斜面和金刚石层切削面，斜面设置于硬质合金齿柱的一侧，金刚石层切削面设置于硬质合金齿柱的底部。

所述的金刚石层切削面为矩形结构，斜面与竖直方向的夹角β的范围为20°～30°。

所述的硬质合金齿柱的轴线与主刀翼或副刀翼的轮廓法向平行，且硬质合金齿柱与主刀翼或副刀翼上的安装凹槽之间的单面间隙为0.05mm～0.1mm。

本实用新型具有以下优点：

1、矩形PDC复合片矩形尺寸13.44mm*19.05mm，减小接触地层PDC复合片尺寸，并提高PDC复合片出刃高度，提高比钻压，斜面与竖直方向的夹角β的范围为20°～30°，减少PDC复合片接触地层面积，尽量消除钻速斜坡的影响，提高PDC钻头在塑性地层吃入能力，提高机械钻速。

2、沿主刀翼或副刀翼的轨迹方向上还布设有减震齿，提高钻头径向抗冲击性，保护钻头，降低了维护成本。

3、钻头冠部上方还设置有可换喷嘴，用于PDC复合片冷却和携带岩屑，提高PDC复合片冷却效果，降低PDC复合片热烧损的频率，节约成本，缩短钻井周期。

附图说明

图1 为本实用新型的结构示意图；

图2 为矩形PDC复合片的放大结构示意图；

图中：1-钻头接头，2-钻头冠部，3-圆柱形常规PDC复合片，4-矩形PDC复合片，5-副刀翼，6-主刀翼，7-减震齿，8-可换喷嘴，9-硬质合金齿柱，10-斜面，11-金刚石层切削面。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种适应塑性地层的矩形齿PDC钻头，它包括钻头接头1和钻头冠部2，其中钻头冠部2上方设置有主刀翼6和副刀翼5，它还包括矩形PDC复合片4、常规圆柱PDC复合片3和减震齿7，矩形PDC复合片4和常规圆柱PDC复合片3混合设置于主刀翼6和副刀翼5上，矩形PDC复合片4布置在钻头内部，用于主切削；圆柱形常规PDC复合片3布置在钻头外部，用于修正井眼，并提高PDC复合片抗冲击性；沿主刀翼6或副刀翼5的轨迹方向上还布设有减震齿7，提高钻头径向抗冲击性；钻头冠部2上方还设置有可换喷嘴8，用于PDC复合片冷却和携带岩屑。

如图2所示，矩形PDC复合片4包括硬质合金齿柱9、斜面10和金刚石层切削面11，斜面10设置于硬质合金齿柱9的一侧，金刚石层切削面11设置于硬质合金齿柱9的底部，金刚石层切削面11为矩形结构，斜面10与竖直方向的夹角β的范围为20°～30°，硬质合金齿柱9的轴线与主刀翼6或副刀翼5的轮廓法向平行，且硬质合金齿柱9与主刀翼6或副刀翼5上的安装凹槽之间的单面间隙为0.05mm～0.1mm。

如图2所示，矩形PDC复合片4为特殊加工PDC复合片，矩形PDC复合片4金刚石层切削面11形状为矩形，硬质合金齿柱9后部切除出斜面10；矩形PDC复合片4保证较高出刃，同时可以减少PDC复合片接触地层体积，但没有减少PDC复合片纤焊面积，从而影响纤焊强度，如此提高钻头吃入地层的能力，并提高更大的冷却空间。