[发明专利]一种犁切研磨复合破岩的混合钻头

说明书

本发明属于石油勘探开发领域，涉及石油勘探钻头，具体为一种犁切研磨复合破岩的混合钻头，其特征在于包括：第一破碎原件、第二破碎原件、刀翼、流道、孕镶金刚石层、钻头本体、钻头接头和刀翼环槽，所述钻头本体的底部设置有用于拆装钻头的钻头接头，所述钻头本体的顶部设置有多条用于破岩的刀翼，所述刀翼表面设置有用于增加刀翼强度的孕镶金刚石层，所述刀翼上交错设置有第一破碎原件和第二破碎原件，所述多条刀翼之间设置有用于钻井液排出的流道，所述刀翼上设置有刀翼环槽。

技术领域

本发明属于石油勘探开发领域，涉及石油勘探钻头，具体为一种犁切研磨复合破岩的混合钻头。

背景技术

随着石油勘探开发的不断深入，浅层、易开发油气资源越来越少，在深部地层以及复杂地质条件下寻求油气资源正逐渐成为目前勘探开发的重要工作。深层硬岩在钻井过程中通常表现出强度大、硬度高、研磨性强、非均质性严重和可钻性差等性质。PDC钻头、孕镶金刚石钻头等单一破岩方式的钻头在深层硬岩地层钻井过程中普遍存在钻井速度慢、钻头寿命短，导致钻井成本高的问题，直接制约着深井、超深井钻探速度和勘探开发的整体效益，现有钻探水平难以加快深井超深井勘探开发的步伐。

常规孕镶金刚石钻头是通过不断研磨地层的方式来实现钻进的，其一般用于钻进高硬度，高研磨性地层，且由于钻头本身是通过研磨这一单一破岩方式实现钻头进尺的，所以在实际钻进过程中机械钻速和效率较低。

当钻井遇到硬地层时，常用的PDC金刚石钻头主要是通过刮削运动方式来实现井下钻进，金刚石钻头的鼻部和肩部上主要的切削元件很难有效吃入井底岩石，金刚石钻头的机械钻速将变得非常缓慢；而牙轮钻头以冲击压碎方式破碎岩石，容易使岩石产生较深的破碎齿坑，但由于地层硬，不能使岩石产生体积破碎，故牙轮钻头切削齿的切削效率也很低，牙轮钻头的机械钻速也很慢。另外一方面，当钻头遇到一些软硬夹层较多的地层时，PDC金刚石钻头的切削元件极易受到冲击破损，为了应对这种情况，中国专利文献CN200880016630.0公开了由牙轮钻头和PDC金刚石钻头组合而成的混合钻头，该混合钻头虽有较强的综合性能，但存在以下的不足：由于三牙轮钻头特有冲击压碎的破岩机理，牙轮旋转产生的冲击载荷易导致金刚石钻头部分的切削元件PDC复合片破碎，从而导致钻头机械钻速的降低。

发明内容

针对上述现有技术中实际钻进过程中机械钻速和效率较低，当钻头遇到一些软硬夹层较多的地层时，PDC金刚石钻头的切削元件极易受到冲击破损的不足，本发明提供了一种犁切研磨复合破岩的混合钻头。

一种犁切研磨复合破岩的混合钻头，其特征在于包括：第一破碎原件、第二破碎原件、刀翼、流道、孕镶金刚石层、钻头本体、钻头接头和刀翼环槽，所述钻头本体的底部设置有用于拆装钻头的钻头接头，所述钻头本体的顶部设置有多条用于破岩的刀翼，所述刀翼表面设置有用于增加刀翼强度的孕镶金刚石层，所述刀翼上交错设置有第一破碎原件和第二破碎原件，所述多条刀翼之间设置有用于钻井液排出的流道，所述刀翼上设置有刀翼环槽。

所述钻头本体上至少设置有6条用于破岩的刀翼。

所述第一破碎原件的高度范围为：1-1.3mm。

所述第二破碎原件的高度范围为：1.5-2mm。

所述多条刀翼之间的夹角范围为15-60度。

所述刀翼上设置第一破碎原件的个数为2-5个。

所述刀翼上设置第二破碎原件的个数为1-3个。

工作原理：