[发明专利]一种非自洗复锥PDC牙轮复合钻头

说明书

技术领域

本发明涉及石油设备技术领域，更具体地说涉及一种非自洗复锥PDC牙轮复合钻头。

背景技术

随着钻井技术的发展与创新，石油钻探工具也在一步步发展。20世纪初，在钻坚硬地层和耐磨性地层的过程中开始使用更具有耐磨性的牙轮钻头，但牙轮钻头在钻页岩以及其他高塑性地层时的缺陷也渐渐为人们所诟病，主要是压持作用造成井底泥包，而随着钻探深度和井底压力的增加，泥包现象更加严重。另外，随着PDC钻头的推广应用，以及PDC切削齿技术的成熟，固定切削齿PDC钻头逐渐取代了牙轮钻头。但在硬质地层、夹层、致密的研磨性底层等复杂钻井作业中，PDC钻头无法取代牙轮钻头。因此，为了发挥牙轮钻头和PDC钻头的优点，结合PDC钻头优越的切削破岩机理和牙轮钻头冲击压碎、滑动剪切的破岩机理，设计出一种非自洗复锥PDC牙轮复合钻头。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：提供一种非自洗复锥PDC牙轮复合钻头，采用PDC钻头和牙轮钻头复合实现两级切削功能，钻头两级切削后的阶梯状井眼产生一个等效的导向角，根据流体力学原理，减小了局部水头损失，有效解决了井底岩屑滞留井底的时间，提高钻进效率；由于采用两级切削，有效分担了PDC钻头的切削负荷，减小钻头的横向振动，使钻头能够平稳钻进，减小了地层对钻头的损坏，提高了钻头的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明涉及石油设备技术领域，更具体地说是一种非自洗复锥PDC牙轮复合钻头，包括丝扣、卸扣帽、钻头体、保径体、牙轮连接体、金刚石颗粒、牙轮、冠部、PDC切削齿、排屑槽、圆周水眼和中心水眼。

牙轮连接体为内空结构，牙轮连接体的内部设置有储油腔，牙轮连接体的底端设置有牙轮连接柱。

牙轮的外壁上设置有多个硬质合金齿，牙轮的内部设置有牙轮连接柱安装槽，牙轮连接柱安装槽底端的内壁上设置有卡装槽。

丝扣连接在钻头体的顶端，钻头体上端的左右两侧壁上分别设置有一个卸扣帽。保径体和牙轮连接体各有三个，三个保径体和牙轮连接体均匀相间的连接在钻头体的外壁上。金刚石颗粒镶嵌连接在保径体的外壁上，牙轮的牙轮连接柱安装槽套装在牙轮连接体的牙轮连接柱底部。冠部设置在保径体的底端，PDC切削齿连接在冠部的底部。排屑槽呈圆形设置在PDC切削齿的底端，圆周水眼设置在钻头体的底端，中心水眼设置在冠部的底端。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种非自洗复锥PDC牙轮复合钻头所述的硬质合金齿有多层，多层硬质合金齿均匀的分布在牙轮的外壁上，并且从上到下每层硬质合金齿的直径依次减小。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种非自洗复锥PDC牙轮复合钻头所述的丝扣的中间设置有贯穿孔，钻头体为内空结构，所述的丝扣中间的贯穿孔与钻头体的内部相连通。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种非自洗复锥PDC牙轮复合钻头所述的金刚石颗粒有多个，多个金刚石颗粒均匀的镶嵌分布在保径体的外壁上。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种非自洗复锥PDC牙轮复合钻头所述的牙轮连接柱的底端的外壁上设置有与卡装槽相配合的凸起圈，牙轮连接体与牙轮之间能够发生相对转动。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种非自洗复锥PDC牙轮复合钻头所述的圆周水眼和中心水眼均有多个，并且圆周水眼和中心水眼均与钻头体的内部相连通。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种非自洗复锥PDC牙轮复合钻头所述的PDC切削齿有多个，多个PDC切削齿分布在冠部底端的边部。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种非自洗复锥PDC牙轮复合钻头所述的金刚石颗粒的切削直径大于牙轮的切削直径。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种非自洗复锥PDC牙轮复合钻头所述的牙轮的切削直径大于PDC切削齿的切削直径，并且顶侧的PDC切削齿的刀翼顶部高于PDC切削齿的底侧的工作面。

本发明一种非自洗复锥PDC牙轮复合钻头的有益效果为：

本发明一种非自洗复锥PDC牙轮复合钻头，采用PDC钻头和牙轮钻头复合实现两级切削功能，钻头两级切削后的阶梯状井眼产生一个等效的导向角，根据流体力学原理，减小了局部水头损失，有效解决了井底岩屑滞留井底的时间，提高钻进效率；由于采用两级切削，有效分担了PDC钻头的切削负荷，减小钻头的横向振动，使钻头能够平稳钻进，减小了地层对钻头的损坏，提高了钻头的使用寿命。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。

图1为本发明一种非自洗复锥PDC牙轮复合钻头的主视图。