[实用新型]一种带尖圆齿的PDC钻头

说明书

本实用新型公开了一种带尖圆齿的PDC钻头，它包括有钻头体，钻头体上设置刀翼和喷嘴，刀翼上安设有固定切削齿，所述的固定切削齿包括圆形齿和尖形齿，其特征在于：在每个刀翼上的第一排齿中，部分或者全部为尖形齿，当部分为尖形齿时，尖形齿和圆形齿混合布置，第二排或/和第三排为圆形齿，所述尖形齿的出露端高度高于圆形齿。本实用新型中，将尖形齿布置在钻头一排位置，尖形齿相对于采用圆形复合片的同排齿先吃入地层，尖形齿先接触地层，对地层进行预破碎，释放地层的应力，提高一排齿的破岩效果，提高新型PDC钻头整体机械钻速。

技术领域

本实用新型涉及到一种用于石油、天然气和地质钻井用的带尖圆齿的PDC 钻头，该钻头适用于在泥岩、膏岩等硬塑性地层的钻井。

背景技术

PDC钻头是现在石油及钻井广泛采用的钻头，随着复合片材料进步及切削结构的发展，其适用范围越来越广，其所钻进尺比例越来越高。

目前PDC钻头一般采用剪切方式来破碎岩石，从而达到快速钻井的目的。当PDC钻头工作时，复合片在钻压和扭矩的作用下克服地层应力切入地层并向前滑动，岩石在切削齿的作用下沿其剪切方向破碎并产生塑性流动，切削所产生的岩屑呈大块片状。

但在有一定塑性的地层，以纯剪切方式不容易钻进地层，这种情况下一般采用特殊的“尖/圆”齿交替布置切削结构所具有的岩石破碎方式。预破碎过程是通过开槽切削来完成的，具有这种切削结构的钻头在钻进过程中，尖形齿因与地层接触面积小受力集中而先行切入地层，岩石在接触应力的作用下产生破碎裂纹，随着钻头的不断旋转，尖形齿在岩石中切出一条条较小的环状“卸荷槽”，使地层应力预先释放，而紧随其后的圆形切削齿则以剪切方式切削其强度已大大减弱的大块岩石，达到快速钻进的目的。这样大大提高了切削效率，降低了切削齿的磨损速度。

但实际钻井过程中，有些情况下，地层变化比较频繁，对于塑性的地层，如致密泥岩，采用“尖/圆”齿交替布置的方案进行钻进时效果较好。但当地层变化为研磨性地层时，这种“尖/圆”齿交替布置的方案可能又不耐磨，导致钻头寿命不长。

同时，在地层硬度软硬变化较为频繁时，采用纯剪切破碎的形式PDC钻头也容易崩齿失效。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种一种能提高破岩效率和钻头的使用寿命的带尖圆齿的PDC钻头。

本实用新型所采用的技术方案为：一种带尖圆齿的PDC钻头，它包括有钻头体，钻头体上设置刀翼和喷嘴，刀翼上安设有固定切削齿，所述的固定切削齿包括圆形齿和尖形齿，其特征在于：在每个刀翼上的第一排齿中，部分或者全部为尖形齿，当部分为尖形齿时，尖形齿和圆形齿混合布置，第二排或/和第三排为圆形齿，所述尖形齿的出露端高度高于圆形齿。

按上述技术方案，当尖形齿和圆形齿混合布置时，尖形齿和圆形齿以交替形式设置。

按上述技术方案，所述的尖形齿和圆形齿均为聚晶金刚石复合片或由多晶超研磨材料制造的复合片。

按上述技术方案，所述尖形齿包括柱形齿柱和齿冠，所述齿冠由两个偏楔面和齿顶面组成，两个偏楔面由两个面从齿柱两侧向内倾斜并偏转延伸至上端与齿顶面交汇而成。

按上述技术方案，当两偏楔面相对圆柱体轴线的偏转角度为0°时，形成细顶尖形齿，两偏楔面与齿柱的中心轴线平行，所述齿顶面与齿柱的中心轴线平行；当偏楔面相对圆柱体轴线的偏转角度大于0°时，所述齿顶面位于齿柱侧面与底面的交汇处，形成宽顶尖形齿。

按上述技术方案，所述的偏楔面为平面，且两个偏楔面相对称。

按上述技术方案，所述偏楔面的相对圆柱体轴线的偏转角度为0～70°，所述齿顶面的宽度为0.5～5mm。

按上述技术方案，齿底面的垂直投影面包括圆弧面和近似梯形面或近似三角形面。