[发明专利]用于硬地层钻井的金刚石与单牙轮复合钻头

说明书

本发明涉及钻井工具技术领域，具体地涉及一种用于硬地层钻井的金刚石与单牙轮复合钻头。所述用于硬地层钻井的金刚石与单牙轮复合钻头包括金刚石钻头和单牙轮钻头，所述金刚石钻头包括主体(1)和多个金刚石牙齿(2)，主体具有中空流道(3)，多个金刚石牙齿安装于主体的底部并且设置为能够在主体(1)的带动下绕中空流道(3)的轴线方向旋转，以破碎岩石整体的环形结构，单牙轮钻头安装于中空流道(3)并且设置为能够破碎岩石整体的位于环形结构内的岩石立柱。所述用于硬地层钻井的金刚石与单牙轮复合钻头通过单牙轮钻头和金刚石钻头共同形成，使得单牙轮钻头和金刚石钻头能够同时破岩作业，钻进速度更快，提高了钻井的作业效率。

技术领域

本发明涉及钻井工具技术领域，具体地涉及一种用于硬地层钻井的金刚石与单牙轮复合钻头。

背景技术

钻头是石油和天然气开采过程中不可缺少的井下作业工具。目前，常用钻头为金刚石钻头，金刚石钻头在破岩过程中主要依靠切削齿对岩石的剪切作用，同时以犁入作用为辅，充分利用了岩石剪切强度低的特点。

常规金刚石钻头在硬质地层中钻进时，受金刚石钻头本身结构影响，切削齿对井眼中心岩石的切削速度低，这部分岩石基本是被钻头折断或压碎的，进而限制了金刚石钻头的机械钻速，显著增加了钻井过程中的作业成本。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的金刚石钻头切削速度低、作业成本高等问题，提供一种用于硬地层钻井的金刚石与单牙轮复合钻头，所述用于硬地层钻井的金刚石与单牙轮复合钻头通过单牙轮钻头和金刚石钻头共同形成，使得单牙轮钻头和金刚石钻头能够同时破岩作业，钻进速度更快，提高了钻井的作业效率。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种用于硬地层钻井的金刚石与单牙轮复合钻头，包括金刚石钻头和单牙轮钻头，所述金刚石钻头包括主体和多个金刚石牙齿，所述主体具有中空流道，多个所述金刚石牙齿安装于所述主体的底部并且设置为能够在所述主体的带动下绕所述中空流道的轴线方向旋转，以破碎岩石整体的环形结构，所述单牙轮钻头安装于所述中空流道并且设置为能够破碎所述岩石整体的位于所述环形结构内的岩石立柱。

可选的，所述单牙轮钻头包括钻头体和钻齿机构，所述钻头体可拆卸地安装于所述中空流道，所述钻齿机构安装于所述钻头体的底部以用于破碎所述岩石立柱。

可选的，所述主体通过所述中空流道与所述钻头体螺接。

可选的，所述金刚石牙齿为PDC齿，多个所述PDC齿凌乱地分散设置在所述主体的底部端面。

可选的，所述主体的底部在所述中空流道的径向上向外延展以形成第一外扩段，多个所述PDC齿设置在所述第一外扩段的底部端面，所述第一外扩段的周向壁形成为凹凸结构，所述第一外扩段的凸部用于抵住所述环形结构的外周壁，相邻两个所述凸部之间形成用于输送钻井液的凹部。

可选的，所述主体包括沿所述中空流道的周向间隔分布的多个第一水口，所述第一水口设置为能够自所述中空流道向外倾斜延伸至所述第一外扩段的底壁。

可选的，所述金刚石牙齿为孕镶金刚石齿，所述主体的底部在所述中空流道的径向上向外延展以形成第二外扩段，第二外扩段包括沿所述中空流道的周向间隔分布的多个凸起，相邻两个所述凸起之间形成用于输送钻井液的第二水口，所述凸起设置为自所述主体的周向侧壁经由所述主体的底部端面延伸至所述中空流道的底部外边沿，多个所述孕镶金刚石齿划分为与多个所述凸起一一对应的多列齿组，每列所述齿组包括多个所述孕镶金刚石齿，在每列所述齿组中，多个所述孕镶金刚石齿沿所述凸起的延伸方向等间距分布在所述凸部上。

可选的，所述主体包括沿所述中空流道的周向间隔分布的多个第三水口，所述第三水口设置为能够自所述中空流道向下延伸至所述第二外扩段的内周壁的位于所述钻头体下方的部分。

可选的，所述单牙轮钻头具有喷嘴，所述喷嘴自上而下贯穿所述单牙轮钻头设置并且顶端与所述中空流道连通。