[实用新型]一种适用于火山岩地层取心的PDC钻头

说明书

本实用新型提供一种适用于火山岩地层取心的PDC钻头，涉及石油钻探工具技术领域；其包括钻头基体和设置在钻头基体上的钻头冠部，所述钻头冠部中心位置具有取芯孔，围绕所述取芯孔周向上布置有若干个自所述取芯孔向外延伸的刀翼，若干个刀翼上混合布置有切削齿，所述切削齿包括有斧型齿和奔驰齿；通过实施本技术方案，可有效解决现有常规取心钻头在火山岩地层中钻进时容易出现崩齿的技术问题，巧妙地采用斧型齿和奔驰齿组合布齿方式，使之具有很强的攻击性，提高破岩效率，能够提高机械钻速，同时能够提高钻头在硬地层中的使用寿命，具有较好的推广使用价值。

技术领域

本实用新型涉及石油钻探工具技术领域，更具体地讲，涉及一种适用于火山岩地层取心的PDC钻头。

背景技术

无论对于常规地质勘探钻进、油气井钻进还是服务于地质学研究的科学钻探来说，岩心都是最重要的深部地下地质信息载体。因此，如何在不同地质条件下采取到高质量的岩心，始终是钻探工作者所面临的一个永恒的课题。

在我国松辽盆地南部长岭断陷东岭鼻状构造带营城组火山岩，营三段为灰色砂砾岩、细砂岩与灰色泥岩互层；营二段为灰色含砾细砂岩、细砂岩与深灰色泥岩互层；营一段上部发育灰色凝灰岩与泥岩呈不等厚互层，中部发育灰色安山岩和灰色玄武岩，下部发育灰色安山岩、凝灰岩与灰色泥岩呈不等厚互层。该段地层岩石硬度高，地层可钻性极差，以往在该段取心时都是运用孕镶取心钻头或天然金刚石取心钻头，但根据发明人在实践中发现，PDC齿虽然硬度高，但抗冲击能力和抗热磨损能力的限制，PDC钻头在硬地层、高研磨磨性地层钻进时，很容易导致切削齿的快速磨损失效，而最典型的失效形式之一就是造成冲击崩齿，进而导致机械钻速慢、取心周期长，导致岩心长时间在泥浆中浸泡，容易遭成污染及收获率低，因此如何提高取心钻头工作效率具有非常重要的意义。

实用新型内容

为解决上述针对现有常规取心钻头在火山岩地层中钻进时容易出现崩齿的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种适用于火山岩地层取心的PDC钻头，巧妙地采用斧型齿和奔驰齿组合布齿方式，使之具有很强的攻击性，提高破岩效率，能够提高机械钻速，同时能够提高钻头在硬地层中的使用寿命，具有较好的推广使用价值。

本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种适用于火山岩地层取心的PDC钻头，包括钻头基体和设置在钻头基体上的钻头冠部，所述钻头冠部中心位置具有取芯孔，围绕所述取芯孔周向上布置有若干个自所述取芯孔向外延伸的刀翼，若干个刀翼上混合布置有切削齿，所述切削齿包括有斧型齿和奔驰齿。

本技术方案中的斧型齿是指远离钻头冠部一端呈斧型刀刃形状凸出的切削齿；

本技术方案中的奔驰齿是指远离钻头冠部一端呈奔驰logo形状凸出的切削齿，其切削面具有由中部向边缘轮廓延伸凸出设置的三条齿脊，三条齿脊沿切削面周向等角度均布；

由此本技术方案采用斧型齿和奔驰齿组合布齿方式，由斧型齿能够对地层进行预破碎，释放地层应力，提高破岩效率；结合奔驰齿具有分级切削的功能，其配合设计成独特的钻头结构，使之具有强的攻击性，能够提高机械钻速；应用于硬度高的火山岩地层中，具有很高的抗冲击性能及抗磨损性能，能够提高钻头在硬地层中的使用寿命，具有较好的推广使用价值。

作为优选，在所述钻头冠部上布置有9-12个刀翼，以使每个刀翼上均匀布置有至少一排斧型齿和/或奔驰齿。本技术方案中刀翼沿钻头冠部的布置形式及布置数量，以使斧型齿及奔驰齿的布置更加均匀，可有效提升钻头的稳定性，针对硬度高的地层岩石在井过程中能够尽量通过攻击性的斧型齿和奔驰齿进行破岩，利于提高钻头破岩效率。

作为优选，每个所述刀翼上的布置的切削齿类型相同，且至少设置有两颗斧型齿或奔驰齿。由此采用排列组合的方式布置斧型齿和奔驰齿，由取芯孔向钻头冠部轮廓边缘延伸的每个刀翼排列布置的切削齿类型相同，当驱动钻头发生运动钻进时，每排斧型齿或奔驰齿能够产生相同的作用力，提高钻头的稳定性，有效降低对钻头切削齿的冲击和磨损失效。