本實(shí)用新型涉及一種鉆井領(lǐng)域的鉆頭，特別涉及一種PDC孕鑲塊混合自適應(yīng)鉆頭。

背景技術(shù)：

PDC鉆頭和孕鑲金剛石鉆頭是兩種主要的碎巖工具，應(yīng)用十分廣泛，PDC鉆頭后傾角對(duì)鉆速和鉆頭壽命有著明顯的影響，鉆進(jìn)軟地層時(shí)，角度越小越有利于提高機(jī)械鉆速，鉆進(jìn)硬地層時(shí)，后傾角適當(dāng)增大，有利于減小巖石沖擊對(duì)PDC齒的正面沖擊力，提高鉆頭壽命。綜合來(lái)說(shuō)，PDC鉆頭在軟到中硬巖層有著良好的機(jī)械鉆速，但在硬到堅(jiān)硬地層、高研磨性地層、軟硬交錯(cuò)夾層、礫夾層、破碎巖層等地層時(shí)PDC齒極易崩落、斷裂，鉆頭壽命和機(jī)械鉆速急劇下降，目前在鉆進(jìn)硬到堅(jiān)硬這類地層主要選用胎體硬度較小的孕鑲金剛石鉆頭，但該類型的鉆頭在鉆進(jìn)軟到中硬巖層時(shí)，機(jī)械鉆速遠(yuǎn)低于PDC鉆頭及胎體硬度較大的孕鑲金剛石鉆頭。

為了提高鉆頭對(duì)地層的適應(yīng)性，特別是適用于硬到堅(jiān)硬地層、高研磨性地層、軟硬交錯(cuò)夾層、礫夾層、破碎巖層等地層的鉆頭，已有部分學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究：如西南石油大學(xué)實(shí)用新型專利《一種混合鉆頭》專利號(hào)：CN103147691A，該專利公開(kāi)的鉆頭為牙輪齒和固定切削齒的復(fù)合，該鉆頭是通過(guò)牙輪來(lái)進(jìn)行輔助切削巖石，切削齒后傾角固定，二者在鉆進(jìn)過(guò)程中碎巖并沒(méi)有先后級(jí)別，不能發(fā)揮出某種鉆頭結(jié)構(gòu)在鉆進(jìn)某一地層的特殊優(yōu)勢(shì)；再如成都惠靈豐金剛石鉆頭有限公司的實(shí)用新型專利《一種設(shè)置有金剛石復(fù)合片和金剛石孕鑲塊的混合鉆頭》，專利號(hào)：CN203701990U，該鉆頭是在每個(gè) 刀翼上設(shè)置有金剛石復(fù)合片和金剛石孕鑲塊，通過(guò)金剛石孕鑲塊來(lái)進(jìn)行輔助碎巖，同前一專利一樣，該鉆頭金剛石復(fù)合片的切削角固定，并不能根據(jù)地層來(lái)選擇合理的切削方式；吉林大學(xué)實(shí)用新型專利《一種仿生自適應(yīng)PDC鉆頭》，專利號(hào)：CNIO5019833A，公布一種能夠根據(jù)地層自適應(yīng)改變后傾角的PDC鉆頭，但是該鉆頭在軟到中硬巖層的復(fù)雜地層具有很好的鉆進(jìn)效果，而在硬地層僅能夠保護(hù)PDC齒，減少非正常損壞現(xiàn)象產(chǎn)生，對(duì)鉆進(jìn)速度沒(méi)有明顯提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是要解決上述現(xiàn)有的PDC鉆頭對(duì)地層適應(yīng)性較差的問(wèn)題，特別是在鉆進(jìn)硬到堅(jiān)硬地層、高研磨性地層、軟硬交錯(cuò)夾層、礫夾層、破碎巖層等復(fù)雜地層時(shí)，PDC鉆頭容易出現(xiàn)切削齒斷裂、脫層等非常規(guī)磨損現(xiàn)象等問(wèn)題，而提供一種PDC孕鑲塊混合自適應(yīng)鉆頭。

本實(shí)用新型是由鋼體、數(shù)個(gè)自適應(yīng)元件和數(shù)個(gè)PDC齒—孕鑲塊混合切削刀翼組成，PDC齒—孕鑲塊混合切削刀翼通過(guò)銷軸固定設(shè)置在鋼體上的，數(shù)個(gè)自適應(yīng)元件分別固定設(shè)置在鋼體和PDC齒—孕鑲塊混合切削刀翼之間；

所述PDC齒—孕鑲塊混合切削刀翼是由數(shù)個(gè)PDC齒和數(shù)個(gè)孕鑲塊組成，數(shù)個(gè)PDC齒分別設(shè)置在數(shù)個(gè)孕鑲塊上；

所述PDC齒—孕鑲塊混合切削刀翼上的PDC齒初始工作角a為0-10°；

所述孕鑲塊的高度低于PDC齒上端工作層。

本實(shí)用新型的工作原理和過(guò)程：

在鉆進(jìn)過(guò)程中，因?yàn)镻DC齒工作層高于孕鑲塊，優(yōu)先壓入巖石，在回轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)受到巖層的反作用力，PDC齒—孕鑲塊混合切削刀翼會(huì)以銷軸為中心進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，PDC齒向后傾斜，孕鑲塊被抬高與巖石接觸，在鉆進(jìn)軟巖時(shí)， 巖層反作用力較小，在自適應(yīng)元件作用下，PDC齒后傾角改變較小，孕鑲塊還不能接觸到巖石，此時(shí)PDC齒起主要切削作用；在鉆進(jìn)硬巖時(shí)，巖層反作用力較大，PDC齒后傾角改變也較大，孕鑲塊與巖層接觸進(jìn)行碎巖，此時(shí)PDC齒與孕鑲塊同時(shí)碎巖，但以孕鑲塊磨削碎巖為主。

本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型鉆頭結(jié)構(gòu)為組裝式，便于拆卸和更換零部件，鉆頭能夠根據(jù)地層的軟硬程度自適應(yīng)的選擇合理的切削方式和切削角，在軟到中硬巖層，PDC齒其主要碎巖作用，在硬巖層孕鑲塊起主要碎巖作用，既能保持鉆頭高效碎巖作用，又能減少地層對(duì)PDC齒的沖擊破壞現(xiàn)象的發(fā)生，不需要頻繁更換軟、硬鉆頭，提高工作效率和成本。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型第一實(shí)施例的立體示意圖。

圖2是本實(shí)用新型第一實(shí)施例的工作原理示意圖。

圖3是本實(shí)用新型第二實(shí)施例的立體示意圖。

圖4是本實(shí)用新型第二實(shí)施例的工作原理示意圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1、圖2、圖3和圖4所示，本實(shí)用新型是由鋼體1、數(shù)個(gè)自適應(yīng)元件2和數(shù)個(gè)PDC齒—孕鑲塊混合切削刀翼3組成，PDC齒—孕鑲塊混合切削刀翼3通過(guò)銷軸4固定設(shè)置在鋼體1上的，數(shù)個(gè)自適應(yīng)元件2分別固定設(shè)置在鋼體1和PDC齒—孕鑲塊混合切削刀翼3之間；

所述PDC齒—孕鑲塊混合切削刀翼3是由數(shù)個(gè)PDC齒5和數(shù)個(gè)孕鑲塊6組成，數(shù)個(gè)PDC齒5分別設(shè)置在數(shù)個(gè)孕鑲塊6上；

所述PDC齒—孕鑲塊混合切削刀翼3上的PDC齒5初始工作角a為 0-10°；

所述孕鑲塊6的高度低于PDC齒5上端工作層。

本實(shí)用新型的工作原理和過(guò)程：

請(qǐng)參閱圖1、圖2、圖3和圖4所示，在鉆進(jìn)過(guò)程中，因?yàn)镻DC齒5工作層高于孕鑲塊6，優(yōu)先壓入巖石，在回轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)受到巖層的反作用力，PDC齒—孕鑲塊混合切削刀翼3會(huì)以銷軸4為中心進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，PDC齒5向后傾斜，孕鑲塊6被抬高與巖石接觸，在鉆進(jìn)軟巖時(shí)，巖層反作用力較小，在自適應(yīng)元件作用下，PDC齒5后傾角改變較小，孕鑲塊6還不能接觸到巖石，此時(shí)PDC齒5起主要切削作用；在鉆進(jìn)硬巖時(shí)，巖層反作用力較大，PDC齒5后傾角改變也較大，孕鑲塊6與巖層接觸進(jìn)行碎巖，此時(shí)PDC齒5與孕鑲塊6同時(shí)碎巖，但以孕鑲塊磨削碎巖為主。