[实用新型]一种适用中扬子寒武系页岩气开采复合型钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及领域钻具领域，具体涉及一种适用中扬子寒武系页岩气开采复合型钻头。

背景技术

聚晶金刚石复合片(Polycrystalline Diamond Compact)钻头，简称PDC钻头。它是用聚晶金刚石(薄圆片状)做成小型切削块镶装或烧结到钻头体上而形成的适用于软到中硬地层。

上世纪初，牙轮钻头代替刮刀钻头在硬质研磨性地层应用，但这种钻头在钻页岩和其他塑性岩层中的缺点主要是压持作用造成井底泥包，而随着钻深和井底压力以及泥浆比重的增加，泥包现象会更加严重。为了解决这个问题，多年来各钻头制造商对牙轮钻头进行了各种改进，但收效甚微。考虑到刮刀钻头或固定切削齿钻头在此方面受到的影响较小，人们开始尝试将两种钻头相结合。随着PDC钻头的推广应用，以及PDC切削齿技术的改进，固定切削齿PDC钻头在多种地层中逐渐取代牙轮钻头。但在硬质、研磨性地层以及复杂定向钻井作业中，由于性能的限制，PDC钻头无法取代牙轮钻头。因此，研发一种结合PDC钻头和牙轮钻头优势的复合型钻头十分必要。

实用新型内容

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种适用中扬子寒武系页岩气开采复合型钻头，结合了PDC钻头和牙轮钻头优势。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种适用中扬子寒武系页岩气开采复合型钻头，包括钻头本体，所述钻头本体内部具有冲洗腔，本体前端具有切削部，切削部顶部向外突出形成圆弧形顶面，所述切削部突出的设置有三条均匀分布的主切削刃，所述主切削刃延伸至圆弧形顶面并在圆弧形顶面交汇，主切削刃由沿本体径向的切削面和呈弧线向本体表面延伸的背刀面组成，所述背刀面上镶嵌设置有若干切削刀片，所述切削刀片排成两列，第一列切削刀片位于切削面与背刀面交接的顶部，第二列切削刀片位于背刀面上且与第一列切削刀片平行，所述圆弧形顶面位于切削刃交汇处的间隙处设置有三个喷嘴，所述喷嘴与钻头本体内部冲洗腔连通，所述切削部位于三条切削刃之间还设置有向切削部顶部外侧倾斜伸出的轴颈部，所述轴颈部上有开孔，开孔与钻头本体内部冲洗腔连通，轴颈部顶端卡接有球面的副切削面，所述副切削面上镶嵌若干颗粒状的副切削刃。

进一步的，所述副切削刃顶点形成的球面外径不超过第一列切削刀片顶点所形成的圆周范围，在开孔时，主要靠主切削刃来工作，防止副切削刃的阻尼干扰，提高开孔速度。

进一步的，所述主切削刃呈螺旋形盘绕在钻头本体上，螺旋方向从圆弧形顶面俯视向右旋转，符合大多数钻具的钻孔转向习惯，钻孔时减小对主切削刃的冲击，同时退出时更快。

进一步的，所述钻头本体、切削部、主切削刃及轴颈部一体成型，增加结构强度。

进一步的，所述轴颈部与副切削面的卡接处设置有密封圈，防止切削液泄露影响冲洗。

进一步的，所述第一列切削刀片刀体嵌入切削面中且刃口向切削面倾斜，可以保护第一切削刀片，同时改善切削角，使切削更快。

进一步的，所述副切削刃为圆球面，副切削刃主要用于较硬的工作环境中将岩层磨碎，球面的刀刃更有利于磨削。

本实用新型在使用时，主切削刃用于开孔，当遇到较硬岩层时，主切削刃会受压而收缩甚至磨损，此时则依靠副切削刃将硬质岩层磨碎，两列主切削刃可以相辅助使用，第一列主切削刃切削时，第二列起打散作用，防止泥包，第一列磨损严重时，第二列可以起到保径作用，防止孔径变化，同时延长钻头的使用寿命。

本实用新型结合了PDC钻头和牙轮钻头的优势，在提高钻孔效率的同时，扩大了钻头的适用范围，降低了成本,适用于中扬子寒武系页岩气开采。

附图说明

图1为本实用新型一种适用中扬子寒武系页岩气开采复合型钻头实施例的俯视结构示意图。

图2为本实用新型一种适用中扬子寒武系页岩气开采复合型钻头实施例的剖面结构示意图。

附图标记如下：

11、主切削刃；12、副切削面；13、副切削刃；14、钻头本体；15、密封圈；16、背刀面；17、切削刀片；18、主切削刃；19、轴颈部

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。