CN203701969U - 复合式耐磨钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种石油及天然气钻井技术，公开了一种复合式耐磨钻头，其包括一个接头，接头下方为钻头基体，围绕钻头基体一周均匀分布着六个牙掌，有三个牙掌上安装有牙轮，另外三个牙掌上为PDC钻头构造，牙掌的侧边和底部为侧刀翼，侧刀翼上全部焊接着金刚石复合片，钻头基体的底部，分布着六个喷嘴，正对着牙轮为三叉的底刀翼，底刀翼上焊接着金刚石复合片。本实用新型通过技术改进，将PDC钻头和牙轮钻头技术整合，有效的发挥牙轮的冲击、压碎和剪切地层岩石的作用，同时，钻头基体上的侧刀翼和底刀翼辅助剪切岩层，降低了岩层对牙轮的冲击，使的本实用新型的钻进扭矩平稳且定向钻更容易控制，降低了扭转震动，有效提高了钻头寿命。

Description

复合式耐磨钻头

技术领域

本实用新型涉及一种石油及天然气钻井技术，具体涉及一种复合式耐磨钻头。

背景技术

在石油、天然气以及各种钻探行业中钻头是不可缺少的重要开采部件，目前应用最广泛的为牙轮钻头和PDC钻头，牙轮钻头相对PDC钻头而言，牙轮钻头在旋转时具有更好的冲击、压碎和剪切破碎地层岩石的作用，并且可导向性强，所以，比较适应软、中、硬的各种地层，但由于其牙轮是通过轴承固定在牙掌上，长时间使用时容易使牙轮扭转震动，致使牙轮破坏；PDC钻头经过近几年的连续改进，以其优越的切削能力和持久的工作能力也逐步被人们所认可，但是PDC钻头的剪切能力弱，如果长时间在硬夹层和长段的硬岩地层中工作，会导致其钻进扭矩不平稳，当定向钻井时，钻头的钻向不容易控制；如何通过技术改进，将PDC钻头和牙轮钻头技术整合，各取其优点，开发出一种适合各种硬岩夹层的工作环境，钻进扭矩平稳且定向钻更容易控制，扭转震动降低，钻头寿命长的耐磨钻头是当前石油机械行业亟待解决的问题。

发明内容

为克服现有技术不足，本实用新型提供了一种复合式耐磨钻头，其设计合理，适合各种硬岩夹层的工作环境，钻进扭矩平稳且定向钻更容易控制，扭转震动降低，钻头寿命更长。

为实现上述技术目的，本实用新型采用以下方案：一种复合式耐磨钻头，包括一个接头，接头下方为钻头基体，其特征在于：围绕钻头基体一周均匀分布着六个牙掌，每两个牙掌之间为60°的夹角，所述的六个牙掌中，有三个牙掌上安装有牙轮，另外三个牙掌上为PDC钻头构造，所述的具有PDC钻头构造的牙掌的侧边和底部为侧刀翼，侧刀翼上全部焊接着金刚石复合片；钻头基体的底部，分布着六个喷嘴，钻头基体的底部，正对着牙轮为三叉的底刀翼，底刀翼上焊接着金刚石复合片。

所述的钻头基体底部的六个喷嘴，三个为垂直喷嘴，三个为侧向喷嘴，所述的垂直喷嘴和侧向喷嘴交叉分布，垂直喷嘴分布在钻头基体的正下方，侧向喷嘴设置在侧刀翼后方，所述的垂直喷嘴和侧向喷嘴均为硬质合金材质。

所述的三个牙轮和三个侧刀翼交叉分布，相邻两牙轮之间被一个侧刀翼间隔开。

所述的牙轮在牙掌上的安装角度A为110°～115°范围内。

本实用新型的有益效果为：本实用新型通过技术改进，将PDC钻头和牙轮钻头技术整合，各取其优点，通过转动的设备带动牙轮转动，有效的发挥牙轮的冲击、压碎和剪切地层岩石的作用，保证本实用新型具有良好的可导向性，剪切地层岩石的同时，钻头基体上的侧刀翼和底刀翼辅助剪切岩层，降低了岩层对牙轮的冲击，使本实用新型的钻进扭矩平稳且定向钻更容易控制，降低了扭转震动；所述的三个垂直喷嘴和三个侧向喷嘴形成扇形清洗面，对泥岩、页岩和粗粒砂岩具有直接水力破岩作用，对石灰岩、细粒砂岩有较好的水力辅助破岩作用，还能够有效地解除井底岩屑垫层和钻头泥包，有效保护侧刀翼和底刀翼以及牙轮免受岩屑冲击，有效提高了钻头寿命。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型底部构造示意图。

图3为本实用新型半剖面示意图。

图中，1、接头，2、钻头基体，3、牙掌，4、牙轮，5、侧刀翼，6、喷嘴，7、底刀翼，8、金刚石复合片，61、侧向喷嘴，62、垂直喷嘴。

具体实施方式

参看附图所示，一种复合式耐磨钻头，包括一个接头1，接头1下方为钻头基体2，围绕钻头基体2一周均匀分布着六个牙掌3，每两个牙掌3之间为60°的夹角，所述的六个牙掌3，有三个牙掌3上安装有牙轮4，牙轮4在牙掌3上的安装角度A为110°～115°范围内，另外三个牙掌3上为PDC钻头构造，所述的具有PDC钻头构造的牙掌3的侧边和底部为侧刀翼5，侧刀翼5上全部焊接着金刚石复合片8，所述的三个牙轮4和三个侧刀翼5交叉分布，相邻两牙轮4之间被一个侧刀翼5间隔开，钻头基体2的底部，分布着六个喷嘴6，其中三个为垂直喷嘴62，三个为侧向喷嘴61，所述的垂直喷嘴62和侧向喷嘴61交叉分布，垂直喷嘴62分布在钻头基体2的正下方，侧向喷嘴61设置在侧刀翼5后方，所述的垂直喷嘴62和侧向喷嘴61均为硬质合金材质；钻头基体2的底部，正对着牙轮4为三叉的底刀翼7，底刀翼7上焊接着金刚石复合片8。

本实用新型使用时，将接头1与外部传动轴固定，在外部传动轴的带动下，钻头基体2开始转动并向岩层进给，三个牙掌3上的牙轮4跟随钻头基体2开始转动，冲击、压碎和剪切地层岩石，同时侧刀翼5和底刀翼7跟随钻头基体2转动，侧刀翼5上的金刚石复合片8和牙轮4结合使用，共同完成井眼***部分的钻进，而井眼的中心位置是由位于底刀翼7上的金刚石复合片8完成破岩；在牙轮4以及侧刀翼5和底刀翼7共同完成剪切、冲击岩层的同时，垂直喷嘴62和侧向喷嘴61向岩层喷射水流，形成比较大的扇形清洗面，喷嘴6射流对泥岩、页岩和粗粒砂岩具有直接水力破岩作用，对石灰岩、细粒砂岩有较好的水力辅助破岩作用，还能够有效地解除井底岩屑垫层和钻头泥包，显著提高钻头基体2的进给，同时有效保护侧刀翼5和底刀翼7以及牙轮4免受岩屑冲击，使本实用新型的钻进扭矩平稳且定向钻更容易控制，降低了扭转震动，有效提高了钻头寿命。

Claims (4)

1.一种复合式耐磨钻头，包括一个接头，接头下方为钻头基体，其特征在于：围绕钻头基体一周均匀分布着六个牙掌，每两个牙掌之间为60°的夹角，所述的六个牙掌中，有三个牙掌上安装有牙轮，另外三个牙掌上为PDC钻头构造，所述的具有PDC钻头构造的牙掌的侧边和底部为侧刀翼，侧刀翼上全部焊接着金刚石复合片；钻头基体的底部，分布着六个喷嘴，钻头基体的底部，正对着牙轮为三叉的底刀翼，底刀翼上焊接着金刚石复合片。

2.如权利要求1所述的一种复合式耐磨钻头，其特征在于：所述的钻头基体底部的六个喷嘴，三个为垂直喷嘴，三个为侧向喷嘴，所述的垂直喷嘴和侧向喷嘴交叉分布，垂直喷嘴分布在钻头基体的正下方，侧向喷嘴设置在侧刀翼后方，所述的垂直喷嘴和侧向喷嘴均为硬质合金材质。

3.如权利要求1所述的一种复合式耐磨钻头，其特征在于：所述的三个牙轮和三个侧刀翼交叉分布，相邻两牙轮之间被一个侧刀翼间隔开。

4.如权利要求1所述的一种复合式耐磨钻头，其特征在于：所述的牙轮在牙掌上的安装角度A为110°～115°范围内。