[发明专利]新型复锥PDC牙轮复合钻头

说明书

本发明公开了一种新型复锥PDC牙轮复合钻头，其包括钻头体以及周向均匀间隔设置在所述钻头体上的巴掌和PDC刀翼，所述巴掌沿钻头轴向突出的自由端轴承密封连接有牙轮，所述PDC刀翼的冠部设有PDC切削齿；其中，所述巴掌沿钻头轴向突出延伸的长度大于PDC刀翼沿钻头轴向突出延伸的长度，且牙轮沿钻头径向突出的工作面直径小于PDC切削齿沿钻头径向突出的工作面直径，因此，所述新型复锥PDC牙轮复合钻头的扭矩处于牙轮钻头和PDC钻头之间，且其与常规的PDC钻头相比较，更加有利于稳定钻进，适用于定向井在稳斜和造斜时使用，特别是在软硬交替的夹层、砾石类夹层地层中，其具有较好的地层适应性和钻进可控性。

技术领域

本发明涉及石油钻井技术领域，具体涉及一种新型复锥PDC牙轮复合钻头。

背景技术

随着油气开采的深入，使得剩余油的油藏环境更加复杂，原先的均质类地层日渐减少，软硬夹层、砾石类夹层等非均质地层日渐增多，而在钻井过程中，降低钻头单位进尺成本的最主要影响因素就是钻头机械钻速以及钻头的使用寿命。

目前现场使用范围广泛的PDC钻头以及牙轮钻头普遍不能满足以上非均质地层的钻进，并且压持效应、泥包现象、牙轮钻头容易失效、PDC钻头的切削齿容易发生脆性断裂以及扭矩大等现象制约着常规钻头在非均质地层的应用，因此，亟需研发一种能够适用于非均质地层并且寿命长机械钻速高的新型钻头来适应现场施工的要求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种新型复锥PDC牙轮复合钻头，解决现有PDC钻头以及牙轮钻头不能满足以上非均质地层钻进的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种新型复锥PDC牙轮复合钻头，其包括钻头体以及周向均匀间隔设置在所述钻头体上的巴掌和PDC刀翼，所述巴掌沿钻头轴向突出的自由端轴承密封连接有牙轮，所述PDC刀翼的冠部设有PDC切削齿；其中，所述巴掌沿钻头轴向突出延伸的长度大于PDC刀翼沿钻头轴向突出延伸的长度，即所述牙轮沿钻头轴向突出的切削平面突出于所述PDC切削齿沿钻头轴向突出的切削平面，且牙轮沿钻头径向突出的工作面直径小于PDC切削齿沿钻头径向突出的工作面直径。

优选的，所述PDC刀翼表面包镶有金刚石微粉。

优选的，所述PDC刀翼的保径体的环侧工作面上镶有均匀分布有金刚石加强齿，所述金刚石加强齿突出于环侧工作面的高度为1.5-3毫米。

优选的，所述金刚石加强齿高低错落分布在所述保径体的环侧工作面上。

优选的，所述牙轮包含有多级沿自由端方向直径逐渐缩小的外锥面，每一级外锥面上均匀分布有合金齿，且随外锥面直径的缩小，所述合金齿的直径依次减小。

优选的，所述牙轮上端设有牙轮安装部，所述牙轮安装部通过密封轴承安装在牙轮连接部自由端上凹陷设置的轴承安装槽中。

优选的，所述巴掌内中空设置有储油腔，所述储油腔通过油路与牙轮连接部的轴承安装槽连通设置。

优选的，所述PDC刀翼径向向内延伸并于钻头体的圆心处交融，所述交融中心设有中心水眼。

优选的，每一个PDC刀翼的根部分别设有圆周水眼，所述圆周水眼以中心水眼为圆心周向分布在同一直径圆环上。

本发明所述新型复锥PDC牙轮复合钻头，其通过两套切削结构组合优化形成了两级切削模式，两级切削后的阶梯状井眼为同轴阶梯圆柱形，且所述PDC切削齿在钻头工作时能够在第二工作面产生一个横向的抵消力，减少钻头的横向振动，并减少打滑，可以有效提高机械钻速和钻头的使用寿命，且本发明所述新型复锥PDC牙轮复合钻头的扭矩处于牙轮钻头和PDC钻头之间，且其与常规的PDC钻头相比较，更加有利于稳定钻进，适用于定向井在稳斜和造斜时使用，特别是在软硬交替的夹层、砾石类夹层地层中，其具有较好的地层适应性和钻进可控性。

附图说明