[发明专利]一种组合式PDC钻头

说明书

本发明属于PDC钻头技术领域，公开了一种组合式PDC钻头，用于解决现有PDC钻头不能根据地质软硬程度而调整导致钻进速度低的问题。本发明包括钻头基体，所述钻头基体上设置有保径齿、长刀翼和短刀翼，所述长刀翼和短刀翼相互间隔设置，所述长刀翼上分布有大直径PDC切削齿，所述短刀翼上分布有小直径PDC切削齿，所述长刀翼能够沿着钻头基体的轴线方向往复运动；所述钻头基体上开设有与钻头基体轴线方向相互平行的液压腔，所述长刀翼连接有能够在液压腔内滑动的活塞杆，所述液压腔的外围设置有多个均匀布置的限位槽，所述长刀翼上连接有一能够伸缩并与限位槽相互适配的活动销，所述活动销与钻头基体的轴线方向相互垂直。

技术领域

本发明属于PDC钻头技术领域，具体涉及一种组合式PDC钻头。

背景技术

PDC（聚金刚石复合片）钻头广泛应用于石油、地质领域的一种钻头，其具有较高的硬度、耐磨性和使用寿命。PDC钻头破岩石的主要方式是切屑岩石，由于其一般具有3-7个刀翼，十几个复合片，岩石又是不均质的，因此PDC钻头在工作时存在剧烈的横向振动，削弱了破碎岩石的效率。为了抑制钻头的横向振动，部分钻头强化了保径结构，使保径结构的直径比钻头的直径略大，保径结构域井壁大面积紧密接触，从而有效抑制了横向振动。

在地层较硬的情况下，一般不使用牙轮钻头，因为牙轮钻头机械钻速慢、寿命短，常常导致额外的起小钻作业，增加钻井时间和作业费用。因此，对于地层较硬的地方，通常采用机械钻速较快的PDC钻头，以提高钻井速度。

现有技术中关于PDC的技术文献也较多，例如申请号为20142008408.2的专利公开了一种PDC钻头，包括圆柱形钻头体和设置在钻头体上的刀翼和喷嘴，刀翼包括上刀翼和位于上刀翼下方的下刀翼，上刀翼上设置有切屑齿，相邻两个下刀翼形成的沟道与钻头体的中轴线之间的夹角大于5度小于35度。

申请号为201420087416.7的专利公开了一种高效率PDC钻头，包括钻头体、均匀设置在钻头体上的6个刀翼、钻头体上端的喷嘴和钻头体下端的连接件，刀翼包括上刀翼和位于上刀翼下端的下刀翼，上刀翼上设置有两排切屑齿，每排切屑齿均有4个切屑齿，上刀翼与下刀翼不平行。

申请号为201420508187.1的专利公开了一种PDC钻头，包括组那头基体、流道、喷嘴孔、刀翼和切屑齿，刀翼设置在钻头基体上，刀翼包括切屑部和保径部，刀翼的切屑部上设置有切屑齿，保径部与切屑部相连接；两个刀翼之间构成流道，喷嘴孔设置在钻头基体上，还包括保径齿和保径平躺齿，保径齿及保径平躺齿设置在保径部上；切屑齿主体为圆柱形，一端为圆弧面另一端为平面，切屑齿横向设置在刀翼的两端，平面一端朝向刀翼的外侧，圆弧面一端朝向刀翼的内侧，并部分潜入刀翼内；切屑齿焊接在刀翼上；还包括减震齿，减震齿为硬质合金，减震齿镶嵌在刀翼的侧面；保径齿设置在保径部的前端，保径齿的形状及安装方式与切屑齿相同；保径平躺齿设置在保径部的侧面；保径平躺齿为圆柱形，其一端面为圆弧面，另一端面为平面，保径平躺齿的纵向轴线与保径齿部的侧面垂直，保径平躺齿的圆弧面朝向保径的外侧，平面端镶嵌保径部内部。

由于地层的软硬层分布不均匀，为了提高PDC钻头的钻井速度，现有技术中出现了组合式PDC钻头，通过大直径PDC钻头和小直径PDC钻头的共同作用来提高PDC钻头的钻进速度。例如申请号为200410036012.6的专利共公开了一种石油天然气钻井PDC钻头，包括钻头体(1)、主刀翼(3)、次刀翼(5)、大直径PDC切削件(2)、小直径PDC切削件(4)及喷嘴(6)，其特征在于主刀翼(3)和次刀翼(5)成对出现，且在钻头周向上相互隔开，大直径PDC切削件(2)固结在主刀翼(3)上，小直径PDC切削件(4)固结在次刀翼(5)上，大直径PDC切削件(2)的厚度和后倾角α₂均小于小直径PDC切削件(4)的厚度和后倾角α₁。

虽然该石油天然气钻井PDC钻头能够提高钻进的速度，但是现有的PDC钻头不能够根据地层软硬的情况进行自动调整，从而导致PDC钻头钻进速度低。

发明内容