适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头制造技术

本发明专利技术提供了一种适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头。适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头包括：钻头主体，钻头主体的顶部具有至少两个沿钻头主体周向排列的刀翼；第一切削齿；第二切削齿，第一切削齿和第二切削齿均为多个，第一切削齿和第二切削齿分别设置在不同的刀翼上，第一切削齿和第二切削齿的结构不同，且第二切削齿为锥形齿。本发明专利技术解决了现有技术中PDC钻头使用性能差的问题。技术中PDC钻头使用性能差的问题。技术中PDC钻头使用性能差的问题。

【技术实现步骤摘要】
适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头


[0001]本专利技术涉及油气资源勘探设备领域，具体而言，涉及一种适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头。

技术介绍

[0002]常规PDC钻头在均质大段松软地层中钻进时，具有机械钻速快、寿命长、进尺高等优点。但在软硬交互地层等复杂难钻地层条件下钻进时，PDC钻头受力不均，易产生PDC钻头崩齿，切削齿金刚石层异常脱落等现象，导致钻头平均机械钻速慢，破岩效率低，起下钻频繁等问题，难以满足高效钻井要求。针对这一现象，需重新对PDC钻头的布齿方式、冠部型状、水力结构、钻头稳定性等方面进行个性化设计。
[0003]对于坚硬地层，例如碳酸盐岩、火成岩和砂岩，需注意PDC钻头切削刃的抗冲击性问题，瞬时作用在切削刃上的冲击载荷能产生较高的切削效率，同时易导致切削齿破碎，缩短钻头寿命。而对于松软地层，例如页岩、黏土岩和泥岩，仅需要的较低的切削力剪切地层，切削刃受到冲击载荷并不明显，此时需要切削齿以低前倾角，更多的吃入地层保证切削效率，达到切削需求。
[0004]因此，现有技术中存在PDC钻头使用性能差的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头，以解决现有技术中PDC钻头使用性能差的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头，包括：钻头主体，钻头主体的顶部具有至少两个沿钻头主体周向排列的刀翼；第一切削齿；第二切削齿，第一切削齿和第二切削齿均为多个，第一切削齿和第二切削齿分别设置在不同的刀翼上，第一切削齿和第二切削齿的结构不同，且第二切削齿为锥形齿。
[0007]进一步地，第一切削齿为圆柱体，且第一切削齿远离刀翼的一端的边缘具有至少两个切削刃。
[0008]进一步地，第一切削齿远离刀翼的一端具有相对第一切削齿的其中一个直径对称设置的第一曲面和第二曲面，第一曲面和第二曲面相互远离的一端分别具有至少一个切削刃。
[0009]进一步地，第一曲面和第二曲面均与水平面具有大于0度的夹角，且第一曲面和第二曲面沿相互靠近的方向逐渐靠近第一切削齿靠近刀翼的一端。
[0010]进一步地，第一曲面和第二曲面的连接处具有相交棱，相交棱与第一切削齿靠近刀翼的一侧的底面平行。
[0011]进一步地，第一曲面和第二曲面与水平面之间的夹角相等。
[0012]进一步地，刀翼为六个，六个刀翼沿钻头主体的周向等间隔设置，且每个刀翼上均
具有多个第一切削齿或者多个第二切削齿。
[0013]进一步地，相邻的两个刀翼分别具有第一切削齿和第二切削齿。
[0014]进一步地，刀翼的长度方向的一侧具有安装面，第一切削齿或第二切削齿设置在安装面上，且相邻的两个刀翼中的一个刀翼的安装面位于另一个刀翼远离安装面的一侧。
[0015]进一步地，第二切削齿远离刀翼的一端的表面具有加强层。
[0016]进一步地，加强层由金刚石制成；和/或加强层的硬度大于第二切削齿的其他部分的硬度；和/或所述加强层的研磨性大于第二切削齿的其他部分的研磨性；和/或第二切削齿除了加强层外的部分由合金材料制成。
[0017]进一步地，刀翼的各处上的第二切削齿的密度不同。
[0018]进一步地，刀翼上的第二切削齿的密度沿远离钻头主体的轴线的方向逐渐减小。
[0019]进一步地，钻头主体靠近刀翼的一端具有至少一个与钻头主体的内部连通的水眼。
[0020]进一步地，钻头主体包括相互连接的：固定段，刀翼设置在固定段上，固定段的外表面具有至少一个水眼，且固定段具有与水眼连通的第一中空腔；连接段，连接段与固定段远离刀翼的一端连接，连接段的至少一部分伸入第一中空腔，连接段具有与第一中空腔连通的第二中空腔，且连接段的外表面具有连接螺纹。
[0021]应用本专利技术的技术方案，本申请中的适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头包括钻头主体、第一切削齿和第二切削齿。钻头主体的顶部具有至少两个沿钻头主体周向排列的刀翼；第一切削齿和第二切削齿均为多个，第一切削齿和第二切削齿分别设置在不同的刀翼上，第一切削齿和第二切削齿的结构不同，且第二切削齿为锥形齿。
[0022]使用上述结构的适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头，由于适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头具有第一切削齿和第二切削齿，且第一切削齿和第二切削齿的结构不同，所以能够通过多个第一切削齿和第二切削齿构成高抗冲击、高切削效率的PDC钻头钻进系统。因此，本申请中的适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头解决了现有技术中PDC钻头使用性能差的问题。
附图说明
[0023]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0024]图1示出了根据本专利技术的一个具体实施例的适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头的结构示意图；
[0025]图2示出了图1中的适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头的俯视图；
[0026]图3示出了图1中的适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头的第一切削齿的结构示意图；
[0027]图4示出了图1中的适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头的第二切削齿的结构示意图。
[0028]其中，上述附图包括以下附图标记：
[0029]10、钻头主体；11、刀翼；12、固定段；13、连接段；20、第一切削齿；21、第一曲面；22、第二曲面；23、相交棱；30、第二切削齿；31、加强层；40、水眼。
具体实施方式
[0030]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0031]需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0032]在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本专利技术。
[0033]为了解决现有技术中PDC钻头使用性能差的问题，本申请提供了一种适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头。
[0034]如图1至图4所示，本申请中的适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头包括钻头主体10、第一切削齿20和第二切削齿30。钻头主体10的顶部具有至少两个沿钻头主体10周向排列的刀翼11；第一切削齿20和第二切削齿30均为多个，第一切削齿20和第二切削齿30分别设置在不同的刀翼11上，第一切削齿20和第二切削齿30的结构不同，且第一切削齿20为凹形齿，第二切削齿30为锥形齿。
[0035]需要说明的是，上述中指出的第一切削齿20为凹形齿指的是第一切削齿2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头，其特征在于，包括：钻头主体(10)，所述钻头主体(10)的顶部具有至少两个沿所述钻头主体(10)周向排列的刀翼(11)；第一切削齿(20)；第二切削齿(30)，所述第一切削齿(20)和所述第二切削齿(30)均为多个，所述第一切削齿(20)和所述第二切削齿(30)分别设置在不同的所述刀翼(11)上，所述第一切削齿(20)和所述第二切削齿(30)的结构不同，且所述第二切削齿(30)为锥形齿。2.根据权利要求1所述的适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头，其特征在于，所述第一切削齿(20)为圆柱体，且所述第一切削齿(20)远离所述刀翼(11)的一端的边缘具有至少两个切削刃。3.根据权利要求2所述的适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头，其特征在于，所述第一切削齿(20)远离所述刀翼(11)的一端具有相对所述第一切削齿(20)的其中一个直径对称设置的第一曲面(21)和第二曲面(22)，所述第一曲面(21)和所述第二曲面(22)相互远离的一端分别具有至少一个切削刃。4.根据权利要求3所述的适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头，其特征在于，所述第一曲面(21)和所述第二曲面(22)均与水平面具有大于0度的夹角，且所述第一曲面(21)和所述第二曲面(22)沿相互靠近的方向逐渐靠近所述第一切削齿(20)靠近所述刀翼(11)的一端。5.根据权利要求3所述的适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头，其特征在于，所述第一曲面(21)和所述第二曲面(22)的连接处具有相交棱(23)，所述相交棱(23)与所述第一切削齿(20)靠近所述刀翼(11)的一侧的底面平行。6.根据权利要求4所述的适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头，其特征在于，所述第一曲面(21)和所述第二曲面(22)与水平面之间的夹角相等。7.根据权利要求1至6中任一项所述的适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头，其特征在于，所述刀翼(11)为六个，六个所述刀翼(11)沿所述钻头主体(10)的周向等间隔设置，且每个所述刀翼(11)上均具有多个所述第一切削齿(20)或者多个所述第二切削齿(30)。8.根据权利要求7所述的适用于软硬交互地层的异型齿PDC钻头，其特征在于，相邻的两个所述刀翼(11...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭齐，周英操，杨雄文，刘宇，杨振周，刘青，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司北京华美世纪国际技术有限公司，
类型：发明
国别省市：