【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于石油天然气勘探开发钻井工程技术及装备领域，具体涉及一种刀翼主导异轨型复合钻头。
技术介绍
1、在石油生产过程中，钻头作为打通地层与地面通道的工具，其质量的优劣、与岩性及其他钻井工具的匹配性，将直接影响钻井效率、质量和成本。
2、在油气勘探领域钻头经历了由牙轮钻头主导到pdc钻头主导的发展历程，常规的pdc钻头成本低，使用较多，pdc钻头在软至中硬地层时机械钻速高，钻进过程平稳，但是在硬地层中，pdc钻头切削齿磨损过快、钻井效率大幅度降低，在含砾夹层中也容易出现崩齿现象；牙轮钻头破岩时，由于其具有较复杂的横向、纵向振动以及扭转等运动形式，导致在极硬地层钻井时，经常出现切削齿断裂、脱落等现象，很难获得期望的破岩效果。
3、复合钻头也被命名为混合钻头，是把pdc钻头犁削破岩结构与牙轮钻头冲击振动破岩结构进行叠加优化设计的一种新式钻头。在各油田的钻井作业中，复合钻头的各项工作指标均优于传统的pdc、牙轮钻头。现有技术中，专利文献cn109339709a公开了一种新型复锥pdc牙轮复合钻头，其包括钻头体以及周向均匀间隔设置在所述钻头体上的巴掌和pdc刀翼，所述巴掌沿钻头轴向突出的自由端轴承密封连接有牙轮，所述pdc刀翼的冠部设有pdc切削齿；其中，所述巴掌沿钻头轴向突出延伸的长度大于pdc刀翼沿钻头轴向突出延伸的长度，且牙轮沿钻头径向突出的工作面直径小于pdc切削齿沿钻头径向突出的工作面直径，因此，所述新型复锥pdc牙轮复合钻头的扭矩处于牙轮钻头和pdc钻头之间，且其与常规的pdc钻头相比较，更加有利
技术实现思路
1、本专利技术是在现有复合钻头的基础上，对布齿方式与切削齿进行优化，可以更加有效地减小钻头、钻柱的振动及扭矩，使钻头连续平稳钻进，同时也能在非均质地层中保持良好的定向性能，尤其适用于软硬交错等复杂地层的钻进。
2、为实现以上技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种刀翼主导异轨型复合钻头，包括钻头体以及周向均匀间隔设置在所述钻头体上的巴掌和刀翼；
4、所述巴掌沿钻头体轴向突出的自由端轴承密封连接有牙轮，所述牙轮上设置有若干个活动切削齿；
5、所述刀翼的冠部设有固定切削齿，所述固定切削齿包括若干个犁锥切削齿、若干个常规切削齿和若干个后排切削齿；若干个所述常规切削齿和若干个所述犁锥切削齿并排设置在刀翼的切削面一侧，且若干个所述犁锥切削齿位于若干个所述常规切削齿前侧的刀翼顶部预留的蜂窝里；若干个所述后排切削齿并排设置在刀翼与井底接触的一侧；
6、所述牙轮上的活动切削齿的外切削面低于所述刀翼上的固定切削齿的外切削面。
7、进一步地，所述刀翼的保径体的环侧工作面上均匀设置有若干个保径齿。
8、根据权利要求1所述的一种刀翼主导异轨型复合钻头，其特征在于，所述钻头体的上部沿圆周方向均匀设置有三条刀翼；所述巴掌设置于相邻两个刀翼之间。
9、进一步地，所述犁锥切削齿焊接固定在刀翼上，且刀翼在径向和轴向过渡处的两个犁锥切削齿之间设置有一个常规切削齿。
10、进一步地，，所述牙轮设置为复锥结构，包含有多级沿自由端方向直径逐渐缩小的外锥面，每一级外锥面上均匀分布有多个牙轮切削齿作为活动切削齿。
11、更进一步地，所述牙轮包括四级外锥面，每一级外锥面上设置有一排切削齿安装孔槽，所述牙轮切削齿固定安装在所述切削齿安装孔槽内。
12、进一步地，每个巴掌底侧设置有储油腔，上侧设置有注油孔，所述注油孔连通所述储油腔。
13、进一步地，所述钻头体的安装端设置有丝扣，用于通过螺纹连接上部钻杆。
14、更进一步地，所述丝扣的轴心设置有贯穿孔，所述钻头体内部为中空的中心腔体，所述丝扣轴心的贯穿孔与所述钻头体的中心腔体相连通。
15、更进一步地，在相邻两个巴掌之间的钻头体上部设置有水眼；每个水眼通过钻头体内部的内部流道连通至中心腔体。
16、与现有技术相比，本专利技术所产生的有益效果是：
17、(1)本专利技术提供的刀翼主导异轨型复合钻头，是将pdc钻头的犁削破岩结构和牙轮钻头的冲击振动破岩结构进行复合叠加，并采用异轨布齿设计，由刀翼上的固定切削齿(犁锥切削齿和常规切削齿)作为第一破岩工作面，牙轮上的活动切削齿作为第二破岩工作面，二者结合作用使其达到1+1＞2的效果，破岩时更容易形成大颗粒的岩屑，也更适应软硬夹层等非均质地层的钻进，能在非均质地层中保持良好的定向性能，在强含砾性、脆性地层和软硬夹层均具有较好的适用性，尤其适用于软硬交错等复杂地层的钻进，破岩效果更佳；
18、(2)相较于传统的pdc钻头，本专利技术采用了犁锥切削齿设计，且犁锥切削齿设置在低承压区，可以增强其破岩性能；并在犁锥切削齿后侧有一排常规切削齿，可以起到承压和切削高应力区岩石的作用；同时，在刀翼与井底接触的一侧设置若干个后排切削齿，可以起到防止钻头打滑和跳动的作用，提高钻头的承受钻压能力，防止单个切削齿在含砾石地层的脆性断裂；通过上述结构的设置，能够有效减小钻头、钻柱的振动及扭矩，使钻头连续平稳钻进，提高破岩效率；
19、(3)因犁锥切削齿的破岩能力强，但井底携岩效果和承压能力有限，钻头地面外侧为高承压区，故本专利技术的刀翼在径向和轴向过渡处的两个犁锥切削齿之间设置有一个常规切削齿，可以有效降低犁锥切削齿的压力，并及时带离井底岩屑避免重复切削，将井底岩屑及时带离井底可以极大的提高机械钻速，从而提高破岩效率。
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1.一种刀翼主导异轨型复合钻头，其特征在于，包括钻头体以及周向均匀间隔设置在所述钻头体上的巴掌和刀翼；
2.根据权利要求1所述的一种刀翼主导异轨型复合钻头，其特征在于，所述刀翼的保径体的环侧工作面上均匀设置有若干个保径齿。
3.根据权利要求1所述的一种刀翼主导异轨型复合钻头，其特征在于，所述钻头体的上部沿圆周方向均匀设置有三条刀翼；所述巴掌设置于相邻两个刀翼之间。
4.根据权利要求1所述的一种刀翼主导异轨型复合钻头，其特征在于，所述犁锥切削齿焊接固定在刀翼上，且刀翼在径向和轴向过渡处的两个犁锥切削齿之间设置有一个常规切削齿。
5.根据权利要求1所述的一种刀翼主导异轨型复合钻头，其特征在于，所述牙轮设置为复锥结构，包含有多级沿自由端方向直径逐渐缩小的外锥面，每一级外锥面上均匀分布有多个牙轮切削齿作为活动切削齿。
6.根据权利要求5所述的一种刀翼主导异轨型复合钻头，其特征在于，所述牙轮包括四级外锥面，每一级外锥面上设置有一排切削齿安装孔槽，所述牙轮切削齿固定安装在所述切削齿安装孔槽内。
7.根据权利要求1-6任一
8.根据权利要求求1-6任一项所述的一种刀翼主导异轨型复合钻头，其特征在于，所述钻头体的安装端设置有丝扣，用于通过螺纹连接上部钻杆。
9.根据权利要求8所述的一种刀翼主导异轨型复合钻头，其特征在于，所述丝扣的轴心设置有贯穿孔，所述钻头体内部为中空的中心腔体，所述丝扣轴心的贯穿孔与所述钻头体的中心腔体相连通。
10.根据权利要求9所述的一种刀翼主导异轨型复合钻头，其特征在于，在相邻两个巴掌之间的钻头体上部设置有水眼；每个水眼通过钻头体内部的内部流道连通至中心腔体。
...【技术特征摘要】
1.一种刀翼主导异轨型复合钻头，其特征在于，包括钻头体以及周向均匀间隔设置在所述钻头体上的巴掌和刀翼；
2.根据权利要求1所述的一种刀翼主导异轨型复合钻头，其特征在于，所述刀翼的保径体的环侧工作面上均匀设置有若干个保径齿。
3.根据权利要求1所述的一种刀翼主导异轨型复合钻头，其特征在于，所述钻头体的上部沿圆周方向均匀设置有三条刀翼；所述巴掌设置于相邻两个刀翼之间。
4.根据权利要求1所述的一种刀翼主导异轨型复合钻头，其特征在于，所述犁锥切削齿焊接固定在刀翼上，且刀翼在径向和轴向过渡处的两个犁锥切削齿之间设置有一个常规切削齿。
5.根据权利要求1所述的一种刀翼主导异轨型复合钻头，其特征在于，所述牙轮设置为复锥结构，包含有多级沿自由端方向直径逐渐缩小的外锥面，每一级外锥面上均匀分布有多个牙轮切削齿作为活动切削齿。
6.根据权利要求5所述的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶雨晨，张文波，郭勇，刘颖彪，赵宇璇，钟震，李亚东，陈昊，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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