非重疊復合結構pdc鉆頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種石油鉆井、地質勘探、油田開發(fā)鉆進的PDC鉆頭，尤其是涉及一種非重疊復合結構roc鉆頭。
【背景技術】
[0002]現有的roc鉆頭，通常采用相同尺寸切削齒、單排結構設計，在礫巖、復雜地層鉆進過程中，由于巖性非均質性和地層復雜性，導致鉆頭工作性能差，鉆頭的切削齒在短時間內急劇磨損，需要頻繁起下鉆更換鉆頭，制約鉆井整體提速。
【實用新型內容】
[0003]為了克服現有PDC鉆頭在巖性非均質以及復雜地層鉆進過程中，鉆頭工作性能差，短時間內切削齒急劇磨損，頻繁的起下鉆更換鉆頭制約鉆井整體提速的不足，本實用新型提供一種非重疊復合結構roc鉆頭。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:非重疊復合結構PDC鉆頭包括鉆頭前端的鉆頭冠，鉆頭冠部安裝有刀翼、噴嘴，鉆頭冠前端部設置有非均勻分布長刀翼和短刀翼，兩個長刀翼之間設置1個或2個短刀翼，兩個相鄰刀翼之間鉆頭冠上安裝有噴嘴，鉆頭冠部有鉆頭定位中心圓，長刀翼、短刀翼上固定安裝有前排的主切削齒和后排的輔助切削齒;每個長刀翼、短刀翼上的輔助切削齒的側傾角度大于主切削齒側傾角度，且側傾角度由鉆頭中心向外逐漸加大;輔助切削齒與主切削齒呈非重疊復合排布。
[0005]所述輔助切削齒的側傾角度為輔助切削齒前端面中心定位線與輔助切削齒前端面投影面之間的夾角;所述主切削齒的側傾角度為主切削齒前端面中心定位線與主切削齒前端面投影之間的夾角。輔助切削齒的側傾角度為5°-15°，主切削齒側傾角度為0°。
[0006]兩個相鄰刀翼之間鉆頭冠上安裝的噴嘴為高壓射流噴嘴。
[0007]同一刀翼上主切削齒與輔助切削齒的直徑不相等；同一刀翼上主切削齒直徑大于輔助切削齒直徑。
[0008]本實用新型的有益效果是，結構設計合理，在鉆進過程中主切削齒、輔助切削齒有效參與切削地層，延長鉆頭的工作壽命，能夠保證鉆頭在地層交接面及復雜地層鉆頭工作平穩(wěn)性能，避免切削齒的先期破損，提尚鉆頭的抗沖擊性能和耐磨性能，有效提尚鉆井速度。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型非重疊復合結構roc鉆頭的結構示意圖。
[0010]圖2是本實用新型中切削齒的側傾角度示意圖。
[0011]圖中:1.鉆頭冠，2.長刀翼，3.噴嘴，4.輔助切削齒，5.主切削齒，6.巖肩流道，7.短刀翼，8.鉆頭定位中心圓，9.主切削齒前端面投影面，10.主切削齒前端面中心定位線，11.輔助切削齒前端面投影面，12.側傾角度，13.輔助切削齒前端面中心定位線。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。但是，本領域技術人員應該知曉的是，本發(fā)明不限于所列出的【具體實施方式】，只要符合本發(fā)明的精神，都應該包括于本發(fā)明的保護范圍內。
[0013]參見附圖1-2。本實用新型非重疊復合結構roc鉆頭包括鉆頭前端的鉆頭冠1，鉆頭冠部安裝有刀翼、噴嘴3，鉆頭冠1前端部設置有非均勻分布的2個長刀翼2和3個短刀翼7，兩個長刀翼2之間設置1個或2個短刀翼7，兩個相鄰刀翼之間沿鉆頭冠1的外圓周軸向設置的深寬槽為巖肩流道6。兩個相鄰刀翼之間鉆頭冠1上安裝有噴嘴3，噴嘴3為高壓射流噴嘴，在鉆進過程中鉆井液通過噴嘴3射出，能夠提升鉆頭冷卻效果及巖肩上返運移速度。
[0014]所述長刀翼2、短刀翼7上均固定安裝有2排切削齒，即前排的主切削齒5和后排的輔助切削齒4。每個長刀翼2、短刀翼7上的輔助切削齒4的側傾角度大于主切削齒5側傾角度，且側傾角度由鉆頭中心向外逐漸加大。鉆頭冠部有鉆頭定位中心圓8，輔助切削齒4的側傾角度12為輔助切削齒前端面中心定位線13與輔助切削齒前端面投影面11之間的夾角;所述主切削齒5的側傾角度為主切削齒前端面中心定位線10與主切削齒前端面投影之間9的夾角。通常輔助切削齒4的側傾角度為5°-15° ;主切削齒5側傾角度為0°。該結構能夠使得鉆頭在復雜地層鉆進中，將前排主切削齒切削下的巖肩由心部往外排趕，避免被后邊的主切削齒再次旋轉切削一次或多次，造成切削齒受到不必要的沖擊磨損。
[0015]同一刀翼上的主切削齒5與輔助切削齒4的直徑不相等，通常同一刀翼上主切削齒5的直徑大于輔助切削齒4的直徑。輔助切削齒4與主切削齒5呈非重疊復合排布，當前排主切削齒5磨損或崩損后，輔助切削齒4開始參與切削，避免了因主切削齒5損壞后導致鉆速下降，需要進行起下鉆更換鉆頭，進一步延長了鉆頭使用壽命。
[0016]本實用新型非重疊復合結構PDC鉆頭在復雜地層鉆進中，采用高壓射流噴嘴和深寬槽的巖肩流道能夠有效提高巖肩運移速度，將前排主切削齒切削下的巖肩及時由中心部位往外排趕，避免巖肩被后邊的主切削齒再次旋轉切削一次或多次，造成切削齒不必要的沖擊磨損;在當主切削齒磨損后，輔助切削齒開始參與切削地層，延長了鉆頭在復雜地層中的工作壽命，保證在地層交接面及復雜地層鉆頭工作平穩(wěn)性能，避免切削齒的先期破損，提高roc鉆頭的抗沖擊性能及耐磨性能，有效提高鉆井速度。
[0017]應該注意的是上述實施例是示例而非限制本發(fā)明，本領域技術人員將能夠設計很多替代實施例而不脫離本專利的權利要求范圍。
【主權項】
1.一種非重疊復合結構PDC鉆頭，包括鉆頭前端的鉆頭冠，鉆頭冠部安裝有刀翼、噴嘴，鉆頭冠前端部設置有非均勻分布的長刀翼和短刀翼，兩個長刀翼之間設置1個或2個短刀翼，兩個相鄰刀翼之間鉆頭冠上安裝有噴嘴，鉆頭冠部有鉆頭定位中心圓，其特征是:所述長刀翼(2)、短刀翼(7)上固定安裝有前排的主切削齒(5)和后排的輔助切削齒(4);每個長刀翼(2)、短刀翼(7)上的輔助切削齒(4)的側傾角度大于主切削齒(5)側傾角度，且側傾角度由鉆頭中心向外逐漸加大;輔助切削齒(4)與主切削齒(5)呈非重疊復合排布。2.根據權利要求1所述非重疊復合結構roc鉆頭，其特征是:所述輔助切削齒(4)的側傾角度為輔助切削齒前端面中心定位線與輔助切削齒前端面投影面之間的夾角;所述主切削齒(5)的側傾角度為主切削齒前端面中心定位線與主切削齒前端面投影之間的夾角。3.根據權利要求2所述非重疊復合結構roc鉆頭，其特征是:所述輔助切削齒(4)的側傾角度為5°-15° ;所述主切削齒(5)側傾角度為0°。4.根據權利要求1所述非重疊復合結構PDC鉆頭，其特征是:所述兩個相鄰刀翼之間鉆頭冠上安裝的噴嘴(3)為高壓射流噴嘴。5.根據權利要求1所述的非重疊復合結構PDC鉆頭，其特征是:所述同一刀翼上主切削齒(5)與輔助切削齒(4)的直徑不相等。6.根據權利要求5所述非重疊復合結構PDC鉆頭，其特征是:所述同一刀翼上主切削齒(5)直徑大于輔助切削齒(4)直徑。
【專利摘要】一種非重疊復合結構PDC鉆頭。為了克服現有PDC鉆頭在巖性非均質以及復雜地層鉆進過程中，短時間內切削齒急劇磨損，頻繁的起下鉆更換鉆頭制約鉆井整體提速的不足，本實用新型的鉆頭冠前端部設置有非均勻分布的長刀翼和短刀翼，兩個長刀翼之間設置1個或2個短刀翼，長刀翼、短刀翼上固定安裝有前排的主切削齒和后排的輔助切削齒；每個長刀翼、短刀翼上的輔助切削齒的側傾角度大于主切削齒側傾角度，且側傾角度由鉆頭中心向外逐漸加大；輔助切削齒與主切削齒呈非重疊復合排布。其有益效果是結構設計合理，在鉆進過程中主切削齒、輔助切削齒有效參與切削地層，延長鉆頭的工作壽命，提高鉆頭的抗沖擊性能和耐磨性能，有效提高鉆井速度。
【IPC分類】E21B10/43, E21B10/60
【公開號】CN205135427
【申請?zhí)枴緾N201520863930
【發(fā)明人】郭俊磊, 曾貴蓉, 王忠華, 孫偉娜, 于連杰, 田波
【申請人】中國石油集團渤海石油裝備制造有限公司, 渤海石油裝備（天津）中成機械制造有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月3日