一种新型混合齿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CN106545299A(43)申请公布日2017.03.29(21)申请号201510600009.0(22)申请日2015.09.18(71)申请人成都百施特金刚石钻头有限公司地址610041四川省成都市高新区科园南二路789号(72)发明人韩育民闭磊陈岚涛(51)Int.Cl.E21B10/43(2006.01)E21B10/54(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图6页(54)发明名称一种新型混合齿PDC钻头(57)摘要本发明公开了一种新型混合齿PDC钻头，包括钻头体，钻头体上分布有多条刮刀，刮刀的切削齿结构轮廓包括内锥、鼻部、外锥、台肩和保径块，多条刮刀上设有多种切削齿；以刮刀切削时的旋转方向为前方，钻头体上的刮刀中，至少有一条刮刀上的前排齿包括两种剪切齿，该条刮刀上的后排齿至少包括一种剪切齿或一种限位齿；剪切齿包括圆片剪切齿和脊形剪切齿两种，限位齿包括球面圆柱齿和锥形圆柱齿两种。本发明通过设计多种切削齿混合搭配和钻头切深控制的钻头切削齿结构，能降低钻头的扭矩波动，提高钻头抗研磨和抗冲击的能力，延长钻头切削齿的寿命，并提高钻头的切削能力、适应能力和机械钻速，增强钻头的稳定性，为用户降低钻井成本。CN106545299ACN106545299A权利要求书1/1页1.一种新型混合齿PDC钻头，包括钻头体，所述钻头体上分布有多条刮刀，所述刮刀的切削齿结构轮廓包括内锥、鼻部、外锥、台肩和保径块，多条所述刮刀上设有多种切削齿；其特征在于：以所述刮刀切削时的旋转方向为前方，所述钻头体上的所述刮刀中，至少有一条刮刀上的前排齿包括两种剪切齿，该条刮刀上的后排齿至少包括一种剪切齿或一种限位齿；所述剪切齿包括圆片剪切齿和脊形剪切齿两种，所述限位齿包括球面圆柱齿和锥形圆柱齿两种。2.根据权利要求1所述的新型混合齿PDC钻头，其特征在于：所述钻头体上的所述刮刀中，至少包括一条刮刀，其前排齿分布于该刮刀轮廓的内锥、鼻部、外锥、台肩和保径块，其前排齿由圆片剪切齿和脊形剪切齿组成，同一刮刀上的圆片剪切齿和脊形剪切齿间隔分布；该刮刀的后排齿至少包括一种剪切齿或一种限位齿。3.根据权利要求2所述的新型混合齿PDC钻头，其特征在于：所述刮刀的后排齿中的剪切齿包括分布于该刮刀轮廓的内锥、鼻部、外锥、台肩和保径块的圆片剪切齿和脊形剪切齿，所述后排齿中的限位齿分布于钻头该刮刀轮廓的内锥、鼻部、外锥和台肩部位。4.根据权利要求1所述的新型混合齿PDC钻头，其特征在于：所述钻头体上的每条刮刀上均设有由多种剪切齿构成的前排齿和多种后排齿；每条刮刀上的前排剪切齿与切削面之间设有0°～30°的后倾角；每条刮刀上的后排齿中的剪切齿与切削面之间设有15°～37°的后倾角；每条刮刀上的后排齿中的限位齿与切削面之间设有-8°～+8°的前倾角。5.根据权利要求1所述的新型混合齿PDC钻头，其特征在于：所述钻头体上的每条刮刀上均设有多种前排齿和多种后排齿；每条刮刀上的前排齿的出露高度大于后排齿的出露高度，高度差在0～3毫米之间。6.根据权利要求1-5中任何一项所述新型混合齿PDC钻头，其特征在于：所有的所述切削齿中，锥形圆柱齿、球面圆柱齿、圆片剪切齿和脊形剪切齿均为聚晶金刚石复合齿或由多晶超研磨材料制造的复合齿。2CN106545299A说明书1/7页一种新型混合齿PDC钻头技术领域[0001]本发明涉及一种金刚石钻头，尤其涉及一种应用于石油和天然气钻井的硬地层钻进的新型混合齿PDC钻头。背景技术[0002]在近年来的石油和天然气资源的勘探开发中，深井钻井和超深井成为提高油气资源开发的主力，在这样的油气钻井中，常常会遇到硬地层和研磨性地层，因此提高硬地层和研磨性地层的钻井速度，成为缩短钻井周期和降低钻井成本的重要途径和方法。人们知道，在硬地层和研磨性地层钻井中，为了提高钻头的稳定性和延长钻头的使用寿命，通常会采用增加钻压的方法来实现提高钻井速度。可供人们选择的钻头类型分为牙轮钻头和固定切削齿钻头，在钻井实践中，人们发现，牙轮钻头在硬地层和研磨性地层中钻井，由于牙轮钻头的轴承寿命和牙轮切削齿破碎地层的特点，钻屑在井底的重复破碎，往往造成这种钻头在深井和超深井钻井中，使得牙轮钻头的机械钻速低和寿命短，频繁更换钻头带来的起下钻作业时间长，增加了钻井周期和提高了劳动强度，大大增加了钻井成本。在软到中等硬度地层钻井中，首选PDC钻头钻井已成为石油钻井工业的行为标准；然而，在钻井实践，钻头在任何地层钻井都会产生的震动，在硬地层钻井钻头发生的震动更为严重，会产生钻头“回旋”，会造成PDC钻头严重早期磨损，会加速钻头的钝化或钻头失效；更换钻头会增加起、下钻作业时间，会增加钻井成本。[0003]在较硬地层钻井，钻头稳