一种适用于复杂岩性地层的PDC钻头.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110374513A(43)申请公布日2019.10.25(21)申请号201910521549.8(22)申请日2019.06.17(71)申请人河北锐石钻头制造有限公司地址062550河北省沧州市任丘市经济技术开发区管理委员会北侧京开路东侧(72)发明人任志坤王亮(74)专利代理机构北京华旭智信知识产权代理事务所(普通合伙)11583代理人李丽(51)Int.Cl.E21B10/43(2006.01)E21B10/54(2006.01)E21B7/06(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种适用于复杂岩性地层的PDC钻头(57)摘要本发明提供了一种适用于复杂岩性地层的PDC钻头，其内锥面的轮廓采用浅锥结构，在复杂地层中PDC钻头采用较大的锥部圆弧，PDC钻头的内锥角小于10度，PDC钻头的锥部圆弧的弧度大于10/rad，PDC钻头具有更多的布齿数量，从而锥部与地层接触面积增多，PDC钻头中心部位的切削齿采用刀翼联合并降低心部载荷面积，PDC钻头采用短保径并设定一定的螺旋角，保证保径部不影响切削齿切入地层，PDC钻头采用宽度大于10mm的排屑槽，排屑槽表面粗糙度最大允许值1.6μm并有一定的引导指向，布齿为小型切削齿和较小的吃入角，吃入角的范围小于20度，在内锥复合片后加装深度控制垫，在外锥部加装后排齿。CN110374513ACN110374513A权利要求书1/1页1.一种适用于复杂岩性地层的PDC钻头，其特征在于：其内锥面的轮廓采用浅锥结构，在复杂地层中PDC钻头采用较大的锥部圆弧。2.根据权利要求1所述的一种适用于复杂岩性地层的PDC钻头，其特征在于：所述PDC钻头的内锥角小于10度。3.根据权利要求1所述的一种适用于复杂岩性地层的PDC钻头，其特征在于：所述PDC钻头的锥部圆弧的弧度大于10/rad。4.根据权利要求1所述的一种适用于复杂岩性地层的PDC钻头，其特征在于：所述PDC钻头具有更多的布齿数量，从而锥部与地层接触面积增多。5.根据权利要求1所述的一种适用于复杂岩性地层的PDC钻头，其特征在于：所述PDC钻头中心部位的切削齿采用刀翼联合并降低心部载荷面积。6.根据权利要求1所述的一种适用于复杂岩性地层的PDC钻头，其特征在于：所述PDC钻头采用短保径并设定一定的螺旋角，保证保径部不影响切削齿切入地层。7.根据权利要求1所述的一种适用于复杂岩性地层的PDC钻头，其特征在于：所述PDC钻头采用宽度大于10mm的排屑槽，排屑槽表面粗糙度最大允许值1.6μm并有一定的引导指向。8.根据权利要求1所述的一种适用于复杂岩性地层的PDC钻头，其特征在于：布齿为小型切削齿和较小的吃入角，吃入角的范围小于20度。9.根据权利要求1所述的一种适用于复杂岩性地层的PDC钻头，其特征在于：在内锥复合片后加装深度控制垫。10.根据权利要求1所述的一种适用于复杂岩性地层的PDC钻头，其特征在于：在外锥部加装后排齿。2CN110374513A说明书1/3页一种适用于复杂岩性地层的PDC钻头技术领域[0001]本发明涉及一种PDC钻头技术领域，特别是一种适用于复杂岩性地层的PDC钻头。背景技术[0002]随着海内外超深井、页岩气井等大幅发展，定向井在其中的应用也愈加广泛，在很多油田的油气矿区地层软硬悬殊，砂泥岩、页岩交互剧烈，硬夹层多，这种复杂地层在使用常规PDC钻头定向钻进时频繁出现钻头缩径，工具面飘忽，扭矩变化大，托压严重，增斜效果不佳，井壁不规则的工况，无法保持稳定的增斜效果，导致设计轨迹要求不达标(脱靶)，钻进效率低，井斜轨迹控制困难，难以满足钻井要求，甚至造成定向施工的失败。[0003]因此需要设计一种新型的PDC钻头，适应复杂岩性地层。发明内容[0004]为克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种适用于复杂岩性地层的PDC钻头，根据PDC钻头的破岩机理，分析定向过程中的核心因素，考虑钻头心部尺寸，锥部弧面和整体结构的决定性作用，设计增斜效果明显，供局面稳定的PDC钻头，有效缓解托压，扭矩稳定，大幅降低钻头在井底涡动及复杂运动。[0005]本发明的目的在于提供一种适用于复杂岩性地层的PDC钻头，其内锥面的轮廓采用浅锥结构，在复杂地层中PDC钻头采用较大的锥部圆弧。[0006]优选的，所述PDC钻头的内锥角小于10度。[0007]优选的，所述PDC钻头的锥部圆弧的弧度大于10/rad。[0008]优选的，所述PDC钻头具有更多的布齿数量，从而锥部与地层接触面积增多。[0009]优选的，所述PDC钻头中心部位的切削齿采用刀翼联合并降低心部载荷面积。[0010]优选的，所述PDC钻头采用短保径并设定一定的螺旋角，保证保径部不