專利名稱：聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可以穿越礫石層的聚晶金剛石復(fù)合片(PDC)鉆頭。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的鉆頭如圖1、2所示。上述鉆為六刀翼，刀翼1的切削輪廓形狀為中長(zhǎng)拋物線。在對(duì)礫石層進(jìn)行鉆井時(shí)，對(duì)上述鉆頭沖擊損壞非常嚴(yán)重。大多數(shù)不得不起鉆，隨后再下一只牙輪鉆頭完成鉆穿館陶組地層。這樣不僅多用了一只牙輪鉆頭，而且多了一次起下鉆，造成鉆井周期增加。
實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有鉆頭強(qiáng)度不夠，不能一次鉆井的情況，本實(shí)用新型提供一種改進(jìn)的鉆頭結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型提供一種鉆頭結(jié)構(gòu)，其特征在于對(duì)于其切削齒，為雙級(jí)保護(hù)式布齒，將切削齒分成兩組橫隊(duì)，其中一組的切削功率遠(yuǎn)大于另一組的切削功率。
另外，鉆頭的切削齒后傾角為21°。
另外，鉆頭在局部位置增加后排齒。
另外，鉆頭的切削齒側(cè)傾角為3°。
另外，鉆頭采取深排屑槽結(jié)構(gòu)，排屑槽最淺處為45mm，排屑槽最深處72mm。
另外，結(jié)合刀翼的排屑量配以合理的水馬力，加大噴嘴噴射角度，心部16°，鼻部35°。
本實(shí)用新型的技術(shù)效果是1、由于本實(shí)用新型PDC鉆頭的布齒為雙級(jí)保護(hù)式布齒，有機(jī)地將切削齒分成兩組橫隊(duì)，讓鉆頭分階段承受不同地層的鉆井載荷，最佳地提高鉆井效率。
2、根據(jù)不同的巖性特點(diǎn)，對(duì)切削齒后傾角及側(cè)傾角作出調(diào)整，使鉆頭冠型最有利于破損這類巖石。
3、排屑槽結(jié)構(gòu)深，鉆頭的排屑能力強(qiáng)。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中鉆頭側(cè)視圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中鉆頭頂面示意圖；圖3為本實(shí)用新型鉆頭側(cè)視圖；圖4為本實(shí)用新型鉆頭頂面示意圖；圖5為本實(shí)用新型鉆頭兩組切削齒切削面積示意圖；圖6為本實(shí)用新型局部位置增加后排齒的示意圖；圖7顯示本實(shí)用新型鉆頭切削齒向后傾斜的角度的示意圖；圖8顯示本實(shí)用新型切削齒側(cè)傾角示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供的鉆頭設(shè)計(jì)參照現(xiàn)有鉆頭使用的情況，將PDC鉆頭的布齒改為雙級(jí)保護(hù)式布齒，即如圖3、4所示，有機(jī)地將切削齒分成兩組橫隊(duì)11、12。該設(shè)計(jì)將各切削齒的切削功率按不均勻設(shè)計(jì)，其中一組的切削功率遠(yuǎn)大于另一組的切削功率(見(jiàn)圖5中兩組切削齒的切削陰影面積所示)。
在鉆井的前一階段，鉆頭上的主要鉆壓由第一組切削齒1承受，第二組切削齒2所承受的載荷非常小，以提高這一階段鉆頭在鉆井過(guò)程中切入地層的能力，也即吃如能力，最佳地提高鉆井的機(jī)械鉆速。
當(dāng)鉆頭進(jìn)入館陶組地層中下部時(shí)，鉆頭磨損速度加快，這時(shí)，第二組切削齒2開始發(fā)揮其作用，增強(qiáng)了鉆頭的抗研磨能力。同時(shí)根據(jù)前期鉆頭使用情況，在局部位置增加后排齒13(見(jiàn)圖6)，進(jìn)一步完善鉆頭的整體性能，提高在館陶組地層中的鉆穿率。
另外，在鉆頭設(shè)計(jì)中，還根據(jù)特殊的巖性對(duì)切削齒后傾角、側(cè)傾角作調(diào)整，選擇一種最有利于破損這類巖石的方式配合相應(yīng)的鉆頭冠型來(lái)設(shè)計(jì)鉆頭。
上述切削齒后傾角為切削齒切削時(shí)相對(duì)地層的后傾斜夾角，即如圖7所示，刀翼70的切削齒72相對(duì)地層71的角度。最好將切削齒后傾角α由原來(lái)的25°改為21°。
如圖8所示，切削齒側(cè)傾角為鉆頭時(shí)切削齒在徑向向后傾斜的角度β，該角度有利于排屑，該設(shè)計(jì)中切削齒側(cè)傾角β為3°，以達(dá)到切削齒最佳受力和最長(zhǎng)壽命。
另外，本實(shí)用新型采取深排屑槽結(jié)構(gòu)，將排屑槽最淺處由原來(lái)的38mm改為45mm，將排屑槽最深處由原來(lái)的58mm改為72mm。
結(jié)合刀翼的排屑量配以合理的水馬力，即三個(gè)主刀翼完成總體鉆頭切削巖屑量的61％，因而噴嘴設(shè)計(jì)使得在這三個(gè)主刀翼的噴射流量占鉆頭總流量的61％，使得鉆頭在鉆井過(guò)程中的排屑合理、最佳。加大噴嘴噴射角度，將原心部11°，鼻部25°改為心部16°，鼻部35°，其目的是使排屑流暢，避免重復(fù)切削。
權(quán)利要求1.一種鉆頭結(jié)構(gòu)，其特征在于對(duì)于其切削齒，為雙級(jí)保護(hù)式布齒，將切削齒分成兩組橫隊(duì)，其中一組的切削功率遠(yuǎn)大于另一組的切削功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭結(jié)構(gòu)，其特征在于切削齒后傾角為21°。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭結(jié)構(gòu)，其特征在于在局部位置增加后排齒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭結(jié)構(gòu)，其特征在于切削齒側(cè)傾角為3°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆頭結(jié)構(gòu)，其特征在于深排屑槽結(jié)構(gòu)，排屑槽最淺處為45mm，排屑槽最深處72mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鉆頭結(jié)構(gòu)，其特征在于結(jié)合刀翼的排屑量配以合理的水馬力，加大噴嘴噴射角度，心部16°，鼻部35°。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種可以穿越礫石層的聚晶金剛石復(fù)合片鉆頭。上述鉆頭的布齒為雙級(jí)保護(hù)式布齒，有機(jī)地將切削齒分成兩組橫隊(duì)，讓鉆頭分階段承受不同地層的鉆井載荷，最佳地提高鉆井效率。并且，根據(jù)不同的巖性特點(diǎn)，對(duì)切削齒后傾角及側(cè)傾角作出調(diào)整，切削齒后傾角調(diào)整為21°，切削齒側(cè)傾角調(diào)整為3°，使鉆頭冠型最有利于破損這類巖石。另外，本實(shí)用新型提供在鉆頭排屑槽結(jié)構(gòu)深，鉆頭的排屑能力強(qiáng)。
文檔編號(hào)E21B10/50GK2711368SQ200420028670
公開日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2004年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月2日
發(fā)明者王家祥, 董星亮, 張春陽(yáng), 楊太安 申請(qǐng)人:中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司, 成都百施特金剛石鉆頭有限公司, 中國(guó)海洋石油總公司