[实用新型]一种快速钻进的PDC钻头

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种石油、天然气钻井所用的钻头，尤其涉及一种快速钻进的PDC钻头。

背景技术

随着石油勘探及开发对周期和成本越来越严格的要求，特别是海上钻井的每日运行成本很高，提高钻头机械钻速缩短钻井周期是节省成本的有效方法。

在海洋钻井中，钻遇地层多为胶结强度较低地层，可钻性好，地层对钻头损坏较低。传统PDC钻头较多的考虑钻头结构强度，特别是胎体钻头对结构强度要求更高，造成刀翼较厚，刀翼从顶部到根部逐渐变宽，造成排屑面积逐渐减小，一定程度上制约了岩屑排出井底，并可能造成岩屑的重复切削和井底固相含量高，影响钻头机械钻速。另外，传统PDC钻头刀翼上表面的左右方向为水平，在较软地层中由于接触面积大所以会限制钻头整体吃入地层，从而降低钻头的机械钻速。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种快速钻进的PDC钻头。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

本实用新型所述快速钻进的PDC钻头包括接头、基体、刀翼和PDC复合片，所述接头与所述基体的后端连接，所述刀翼为多个，分布于所述基体前部的圆周上，所述PDC复合片设于所述刀翼中前段的表面，相邻的所述刀翼之间形成排屑通道；以所述基体的中轴线为下方，以所述刀翼部分为上方，所述刀翼的上表面的左右方向与水平方向之间呈夹角B，夹角B≤45°，所述刀翼的上表面左右方向的宽度W1≥35mm，所述刀翼的底部左右方向的宽度W2≥W1-5mm，所述刀翼旋进一侧的侧表面与竖直方向之间呈夹角C，夹角C≤15°。

作为优选，所述PDC复合片为圆柱形且其轴线为左右方向，所述PDC复合片左右方向的长度为L，30mm≥L≥16mm。

具体地，所述PDC钻头的规径为8.5英寸。

所述PDC钻头优选为钢体钻头。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型所述PDC钻头的刀翼结构，可增加排屑槽体积，使排屑更通畅，减小岩屑多次切削概率；在钻遇松软底层是不会出现刀翼顶面限制钻头吃入而影响钻头机械钻速的问题；圆柱形PDC复合片能够使钻头快速钻进并耐磨；采用强度较高的钢体钻头可以保证钻头刀翼的结构强度。本实用新型所述PDC钻头尤其适用于海洋钻井工程。

附图说明

图1是本实用新型所述快速钻进的PDC钻头的立体结构是有图；

图2是本实用新型所述刀翼在图1中的A-A方向的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1和图2所示，本实用新型所述快速钻进的PDC钻头包括接头1、基体2、刀翼4和PDC复合片5，接头1与基体2的后端（图1中所示为下端）连接，刀翼4为多个，分布于基体2前部的圆周上，PDC复合片5设于刀翼4中前段的表面，相邻的刀翼4之间形成排屑通道（图中未标记）；以基体2的中轴线（图1中为竖直垂线）为下方，以刀翼4所在部分为上方（这里设定的上、下方与图2的上、下方是一致的，但与图1中的上、下方是不同的），见图2所示，刀翼4的上表面E的左右方向与水平方向之间呈夹角B，夹角B≤45°，本例中约为20°，刀翼4的上表面E左右方向的宽度W1≥35mm，刀翼4的底部左右方向的宽度W2≥W1-5mm，刀翼4旋进一侧（图2中为左侧）的侧表面D与竖直方向之间呈夹角C，夹角C≤15°，本例约为12°。

如图1和图2所示，PDC复合片5为圆柱形且其轴线为左右方向，PDC复合片5左右方向的长度为L，30mm≥L≥16mm；本例中，PDC钻头为钢体钻头，其规径为8.5英寸。图1中还示出了刀翼4靠近接头1的部分即保径3，本钻头的保径3相比传统的PDC钻头的保径要窄一些。

结合图1和图2，实际钻井时，钻头高速旋转，钻头前部及圆周的PDC复合片5切削岩层，使钻头不断吃入实现钻井，同时钻头前部中心位置的取芯区域使该区域的岩芯在达到一定长度后才断裂，断裂后的岩芯随钻井液由排屑槽排出，作试验用。本钻头的特殊四边形截面结构，可增加排屑槽体积，使排屑更通畅，减小岩屑多次切削概率，在钻遇松软底层是不会出现刀翼4的顶面限制钻头吃入而影响钻头机械钻速的问题，尤其适用于海洋钻井工程。