一种两级刮切分步破岩的复合PDC钻头制造技术

本实用新型专利技术涉及一种两级刮切分步破岩的复合PDC钻头，属于油气钻井工程的机械钻具领域。它主要由钻头基体、二级破岩结构和一级破岩结构构成。所述二级破岩结构、一级破岩结构均固定在钻头基体上。所述的二级破岩结构的刀翼数量是3

【技术实现步骤摘要】
一种两级刮切分步破岩的复合PDC钻头

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[0001]本技术涉及一种两级刮切分步破岩的复合PDC钻头，属于油气钻井工程的机械钻具领域。

技术介绍
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[0002]目前，随着国内外油气资源勘探开发力度的增加，油气资源的开采逐渐向深部地层进行。地层深部的地质情况复杂，钻进难度系数大，这对钻具装置有更高的要求。油气钻井目前使用最多的钻具装置是PDC钻头，常规PDC钻头采用剪切方式破碎岩石，但对深部硬地层，PDC钻头在工作过程中受到较大的作用力，易发生冲击损坏和高温磨损，钻井效率低，切削齿易崩齿失效，钻头寿命短。这必将延长钻井周期，极大增加钻井成本，不能满足钻井提速增效的发展要求。
[0003]单一结构PDC钻头技术已较成熟，复合钻头已成为当今新的发展趋势，多种结构结合的PDC钻头能弥补单一结构钻头存在的不足。本技术为解决单一结构PDC钻头在深部硬地层采用剪切方式易崩齿失效的问题，设计了一种两级刮切分步破岩的复合PDC钻头。

技术实现思路
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[0004]本技术目的是为了解决常规PDC钻头在深部硬地层采用剪切方式易崩齿失效问题，提供一种能够提高破岩效率以及延长钻头的使用寿命的复合PDC钻头。
[0005]本技术的技术方案：
[0006]本技术涉及一种两级刮切分步破岩的复合PDC钻头，由钻头基体、二级破岩结构、一级破岩结构构成；所述二级破岩结构上布置有切削齿；所述的钻头基体与二级破岩结构为一体结构，一级破岩结构焊接在钻头基体上，切削齿焊接在二级破岩结构上。
[0007]所述的切削齿为圆形，椭圆形、锥形、楔形、球形或棱脊形。
[0008]所述的二级破岩结构的刀翼数量是3
‑
8，其形状为直线型、螺旋型或圆弧型。
[0009]所述的一级破岩结构由基体、排屑槽、切削件、破岩体构成。
[0010]所述一级破岩结构的基体为圆锥形或圆柱形。
[0011]所述基体上布置有切削件，所述切削件的类型为单颗齿或齿刃，所述单颗齿的类型为圆形，椭圆形、锥形、楔形、球形或棱脊形。
[0012]所述的一级破岩结构的基体位于钻头基体中上部，其高度高于二级破岩结构的高度，其上均匀分布有n列切削件和n列排屑槽，n≥2，且每列切削件与每列排屑槽呈螺旋交替分布，每一排屑槽与之相邻切削件之间的夹角等分基体圆周角，角度为180/2n度，其中切削件分布在破岩体的表面。
[0013]实施例2：一级破岩结构的基体为圆锥形且切削齿为锥形
[0014]所述的一级破岩结构的基体为圆锥形，切削件形状为锥形。基体位于钻头基体中上部，其高度高于刀翼的高度，其上均匀分布有n列尖圆齿和n列排屑槽，n≥2，且每列尖圆齿与每列排屑槽呈螺旋交替分布，每一排屑槽与之相邻尖圆齿之间的夹角等分圆锥圆周
角，角度为180/2n度，其中尖圆齿焊接在破岩体的表面，在破岩体上每列分布m个尖圆齿，m≥2，且各列尖圆齿呈交错分布。
[0015]实施例3：一级破岩结构的基体为圆锥形且切削齿为圆形
[0016]所述的一级破岩结构的基体为圆锥形，切削件形状为圆形。基体位于钻头基体中上部，其高度高于二级破岩结构的高度，其上均匀分布有n列圆形齿和n列排屑槽，n≥2，且每列圆形齿与每列排屑槽呈螺旋交替分布，每一排屑槽与之相邻圆形齿之间的夹角等分圆锥圆周角，角度为180/2n度，其中圆形齿焊接在破岩体的表面，在破岩体上每列分布m个圆形齿，m≥2，且各列圆形齿呈交错分布。
[0017]实施例4：一级破岩结构的基体为圆柱形且切削件为齿刃
[0018]所诉的一级破岩结构的基体为圆柱形，切削件的类型为齿刃，基体位于钻头基体中上部，其高度高于二级破岩结构的高度，其上均匀分布有n列切削齿刃和n列排屑槽，n≥2，且每列切削齿刃与每列排屑槽呈螺旋交替分布，每一排屑槽与之相邻切削齿刃之间的夹角等分圆柱圆周角，角度为180/2n度，其中切削齿刃分布在破岩体的表面，两者为一体结构。
[0019]本技术具有以下优点：1、钻头的一级破岩结构先吃入地层，其上的切削件对地层进行预破碎，地层的应力得到释放，钻头的二级破岩结构更易刮切地层，进而钻头提高破岩钻进的效率；2、对于软地层，切削件切削出的岩土通过排屑槽排出，改善泥包问题；3、切削件优先切削地层，刀翼上的切削齿受力减小，切削齿崩齿的概率降低，切削齿的寿命提高；4、切削件交替分布，使井底切削全覆盖，切削过程中每个齿均达到最大利用，钻头的平稳性提高，钻头的失效率降低，从而钻头的使用寿命提高。
附图说明：
[0020]通过结合附图考虑以下对本技术的优选实施方式的详细说明，附图仅为本技术的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。
[0021]图1为本技术一种两级刮切分步破岩的复合PDC钻头的结构示意图；
[0022]图2为本技术一种两级刮切分步破岩的复合PDC钻头的另一视角结构示意图；
[0023]图3为本技术基体为锥形，切削件为尖圆齿的一级破岩的结构示意图。
[0024]图4为本技术基体为锥形，切削件为圆形齿的一级破岩的结构示意图。
[0025]图5为本技术基体为圆柱形，切削件为齿刃的一级破岩的结构示意图。
[0026]图中：1、钻头基体；2、二级破岩结构；3、一级破岩结构；4、切削齿；31、基体；32、排屑槽；33、切削元件；34、破岩体
具体实施方式：
[0027]体现本技术特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的事本技术能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本技术的范围，且其中的说明及附图本质上是作说明作用，而非以限制本技术。
[0028]下面结合附图和实施例对本技术作进一步说明：
[0029]基础实施例1：
[0030]如图1、图2所示，本技术涉及一种两级刮切分步破岩的复合PDC钻头，由钻头基体1、二级破岩结构2、一级破岩结构3构成；所述二级破岩结构2上布置有切削齿4；所述的钻头基体1与二级破岩结构2为一体结构，一级破岩结构3焊接在钻头基体1上，切削齿4焊接在二级破岩结构2上。
[0031]所述的切削齿4为圆形，椭圆形、锥形、楔形、球形或棱脊形。
[0032]所述的二级破岩结构2的刀翼数量是3
‑
8，其形状为直线型、螺旋型或圆弧型。
[0033]如图3所示，所述的一级破岩结构3由基体31、排屑槽32、切削件33、破岩体34构成。
[0034]所述一级破岩结构3的基体31为圆锥形或圆柱形。
[0035]所述基体31上布置有切削件33，所述切削件33的类型为单颗齿或齿刃，所述单颗齿的类型为圆形，椭圆形、锥形、楔形、球形或棱脊形。
[0036]如图3、图4、图5所示，所述的一级破岩结构3的基体31位于钻头基体1中上部，其高度高于二级破岩结构2的高度，其上均匀分布有n列切削本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两级刮切分步破岩的复合PDC钻头，其特征在于：该复合PDC钻头主要由钻头基体(1)、二级破岩结构(2)、一级破岩结构(3)构成；所述二级破岩结构(2)上布置有切削齿(4)；所述的钻头基体(1)与二级破岩结构(2)为一体结构，一级破岩结构(3)焊接在钻头基体(1)上，切削齿(4)焊接在二级破岩结构(2)上。2.根据权利要求1所述一种两级刮切分步破岩的复合PDC钻头，其特征在于，所述的切削齿(4)为圆形，椭圆形、锥形、楔形、球形或棱脊形，所述的二级破岩结构(2)的刀翼数量是3
‑
8，其形状为直线型、螺旋型或圆弧型，所述的一级破岩结构(3)由基体(31)、排屑槽(32)、切削件(33)、破岩体(34)...

【专利技术属性】
技术研发人员：马亚超，陶垒，黄志强，张鹏，唐克好，翟预立，殷中泉，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：新型
国别省市：