[发明专利]一种海底天然气水合物层复合式钻头

权利要求书

1.一种海底天然气水合物层复合式钻头，其主体结构分为三层，第一层为领孔钻头体，第一层与第二层之间通过一根连接杆(8)相连接，领孔钻头体钻身(10)为圆柱形，其切削部分包括与钻身一体的刮削刃(22)和钻头底部镶嵌的圆柱形的钻齿(11)； 在钻头的内部有钻井液流道(13)、扩压腔(14)、钻井液喷射孔一(12)和喷射孔二(9)，钻井液流道(13)从顶部开始一直延伸到扩压腔(14)，扩压腔(14)位于领孔钻头体钻身(10)内部，钻井液喷射孔一(12)位于扩压腔的底部，钻井液喷射孔二(9)位于扩压腔的侧面，扩压腔(14)底部的钻井液喷射孔一(12)垂直于扩压腔(14)底部，位于侧面钻井液喷射孔二(9)螺旋分布于扩压腔(14)的侧面； 第二层为扩孔钻头体，其钻身(3)呈圆台形，在钻身(3)的侧面螺旋分布着形状为L形的刀翼(4)，刀翼(4)与圆台形钻身(3)为一体结构，在L形刀翼(4)上镶嵌着与L形刀翼(4)垂直的钻齿(5)；在圆台形钻身(3)的侧面，两相邻的两刀翼之间形成弧形的螺旋槽(6)； 第三层为锥形连接螺纹(1)、水合物二次破碎机构(2)、连接水合物二次破碎机构(2)的矩形键槽(15)、矩形键(20)以及阻挡水合物二次破碎机构(2)向下移动的轴肩(21)，所述的水合物二次破碎机构(2)的叶片(16)螺旋分布在其轮毂(17)上，细化齿(18)与叶片(16)为一体结构。

2.根据权利要求1所述的一种海底天然气水合物层复合式钻头，其特征在于：所述的水合物二次破碎机构(2)进一步包括六个周向均布叶片(16)，在叶片(16)底端有用于二次破碎水合物的细化齿(18)，在水合物二次破碎机构(2)的外边缘有一个外端挡圈(19)。

3.根据权利要求1所述的一种海底天然气水合物层复合式钻头，其特征在于：所述的扩孔钻头体的六组刀片在圆台形钻身(3)上螺旋排布，每组之间角度为六十度； 刀片包括刀翼(4)与钻齿(5)，钻齿(5)镶嵌在刀翼(4)上，钻齿(5)形状为圆柱形。

4.根据权利要求1所述的一种海底天然气水合物层复合式钻头，其特征在于：所述的钻头中部的六个螺旋槽(6)呈圆弧形均布在圆台形钻身(3)上，相邻螺旋槽(6)之间的角度为六十度，每个螺旋槽(6)都位于两相邻刀片之间，螺旋槽截面为渐变形，上端截面大，下端截面小，在圆弧形螺旋槽(6)的表面上还分布着若干直径为3mm的圆形凹坑(7)。

5.根据权利要求1所述的一种海底天然气水合物层复合式钻头，其特征在于：所述的钻头下部的领孔钻头体钻身(10)呈圆柱形，在其内部有一扩压腔(14)，扩压腔(14)的整体形状为圆柱形，领孔钻头体的刮削刃(22)整体呈棱锥形，在刮削刃(22)下端镶嵌有圆柱形钻齿(11)。

6.根据权利要求1所述的一种海底天然气水合物层复合式钻头，其特征在于：所述的钻井液的输送流道(13)呈渐缩状，上端大下端小，在扩压腔(14)侧壁分布有六个螺旋分布的钻井液喷射孔二(9)，其喷射方向对着上部的螺旋槽(6)； 在扩压腔(14)下部分布着四个垂直于扩压腔底部的钻井液喷射孔一(12)。