[发明专利]火山岩用钻头

说明书

本发明涉及一种火山岩用钻头。该火山岩用钻头包括：胎体，其设置有多个刀翼，所述刀翼自所述胎体的头部沿所述胎体的外侧延伸至所述胎体的尾部；钻头本体，所述胎体设置于所述钻头本体的头部，所述钻头本体的头部能够连接至钻杆；其中所述刀翼的冠部包括构造为层状的孕镶切削块，当所述钻头旋转钻进时，所述孕镶切削块磨削岩石。采用这种火山岩用钻头钻进时研磨性好、钻进速度快。

技术领域

本发明涉及深井火山岩地层破岩技术领域，特别涉及一种火山岩用钻头。

背景技术

国内油田深井、超深井中深部地层普遍存在研磨性高、硬度大、可钻性差以及井壁失稳等特点，致使钻进机械在该类地层中的钻速低，钻井周期长。PDC(PolycrystallineDiamond Compact)钻头和孕镶金刚石钻头是两种不同的自锐性钻头，前者以切削破岩方式为主；后者以微剪切和研磨联合作用方式破碎岩石，通常与高速涡轮动力钻具配合使用，但是就现有技术来看，上述两种钻头在钻进火山岩等研磨性高的地层时，易出现难以吃入地层、机械钻速低的问题。塔里木盆地麦盖提地区二叠系火山岩发育，地层研磨性高、可钻性差、井壁易失稳垮塌，因此，急需一种抗研磨性好、钻进速度快、安全性能高的火山岩用钻头。

发明内容

针对上述的问题，本发明提出了一种火山岩用钻头，采用这种火山岩用钻头钻进时研磨性好、钻进速度快，由此缩短钻进工作的周期。

本发明提出了一种火山岩用钻头，包括：胎体，其设置有多个刀翼，刀翼自胎体的头部沿胎体的外侧延伸至胎体的尾部；钻头本体，胎体固着于钻头本体的头部，并且钻头本体的尾部能够连接至钻杆；其中刀翼的冠部包括构造为层状的孕镶切削块，当钻头旋转钻进时，孕镶切削块磨削岩石。

由此可以看出，由于该火山岩用钻头的刀翼上设置了能够切削岩石的孕镶切削块，钻头进入井底开始钻进工作时，首先呈层状的孕镶切削块磨削破碎岩石，另外孕镶切削块增加了钻头的工作厚度，而钻头与井底接触时的工作面积减少了，有效提高了钻头破岩的效率和钻头钻进的速度，由此缩短了钻进工作的周期。

在一个实施例中，孕镶切削块包括设置于其表层的表镶工作层，表镶工作层设置有天然金刚石。由此提高刀翼冠部的抗研磨性以及钻进速度。

在一个实施例中，孕镶切削块还包括孕镶工作层，孕镶工作层设置于表镶工作层的内侧，孕镶工作层中设置有人造金刚石单晶体。钻头在钻进过程中，当表镶工作层的天然金刚石消耗完后，再利用刀翼的孕镶工作层继续工作，以此提高钻头的使用寿命。

在一个实施例中，天然金刚石的粒度为8-10粒/克拉，人造金刚石单晶体的粒度为20-40目。天然金刚石和人造金刚石单晶体的粒度采用上述粒度可以在节省成本的同时有效地研磨岩石。

在一个实施例中，胎体的组分包括稀土元素。胎体中添加了稀土元素，使得钻头的抗弯强度提高30％-50％，硬度提高10％-15％。

在一个实施例中，孕镶切削块的工作厚度为20-30mm。由此在考虑成本的情况下提高钻头的寿命。

在一个实施例中，刀翼还包括保径部，保径部自刀翼的冠部沿所述胎体的外侧延伸，其中保径部沿钻头轴线方向的长度不小于90mm，由于保径部具有划眼和倒划眼的作用，刀翼的保径部采用上述尺寸使得刀翼的保径效果越好，提高钻井效果。

在一个实施例中，胎体的头部设置有6-10个水眼，并且水眼的直径为6-15mm。由此及时冲洗切削下来的岩石并且及时为连续工作的钻头冷却降温。

在一个实施例中，胎体头部的中心处非干涉式偏心设置三排齿，其中三排齿中的一排包括3个PDC复合片，三排齿中的另两排包括2个PDC复合片。由于PDC复合片具有耐磨性高、抗冲击韧性好的特点，胎体头部的中心处非干涉式偏心设置三排齿，避免了由于胎体头部的中心处转速低、线速度慢而导致的该中心处先行磨损的问题。