[实用新型]一种PDC-滚轮混合钻头

说明书

本实用新型提供一种PDC‑滚轮混合钻头，包括：钻头体，钻头体沿过其轴线的平面分隔为滚轮区和PDC区；设置在滚轮区下部的滚轮组件，滚轮组件包括与钻头体固定连接的滚轮掌臂、与滚轮掌臂固定连接的滚轮轴、设置在滚轮轴上的滚动轮以及固定安装在滚动轮上的滚轮齿；设置在PDC区下部的PDC组件，PDC组件包括与钻头体固定连接的用于切削的切削齿；设置在滚轮掌臂内的油腔和油道，油道构造成能够使油腔内的油液流动至滚轮轴和滚动轮的接触面；其中，滚轮齿的下端边缘低于切削齿的下端边缘。本实用新型具有较高机械钻速和较好工具面稳定性，能够显著提高机械钻速和进尺，实现降低工人劳动强度、降低钻井成本和加快油气田和矿场等勘探开发速度的目的。

技术领域

本实用新型属于石油及地质钻探工具技术领域，具体地，涉及一种PDC-滚轮混合钻头。

背景技术

在油气钻井与地质钻探领域，钻头是钻井施工过程中必不可少的井下工具。通过钻头破碎地层岩石并由此钻进，从而形成井眼。钻头的设计与选择是提高复杂地层破岩效率、提高钻井速度和降低钻井成本的关键。因此一个井眼的好坏、钻进所用时间的长短均与钻头的结构和性能有着密不可分的联系。

PDC(聚晶金刚石复合片)钻头在软到中硬地层中能取得较好的使用效果，因此在石油和地质钻井中得到了广泛的应用。然而，在一些中到硬地层中，尤其是在非均质地层中，PDC钻头存在机械钻速较低和寿命不足的问题。在定向井、水平井、大位移井和分支井等井型中，PDC钻头存在工具面不稳的问题，尤其是在小井斜情况下。很多时候需要先用牙轮钻头定向，而牙轮钻头在一些非均质硬地层中机械钻速和进尺都较低。并且，在非均质地层中，尤其是中地层以上地层中，牙轮钻头易断齿，机械钻速慢，进尺少。

现有技术中存在PDC-牙轮混合钻头，这种钻头具有PDC钻头和牙轮钻头两者的优点，使用该种钻头在提速和提高定向效率上取得了一定的成效。然而，该种钻头仍然存在使用时间短、寿命低、牙轮部分过早失效等问题。

实用新型内容

针对如上所述的技术问题，本实用新型旨在提出一种PDC-滚轮混合钻头，该PDC-滚轮混合钻头能够大幅度提高其在非均质地层中的使用寿命、进尺、机械钻速和定向特性，有利于油气田和矿场勘探开发提速和降低成本。

根据本实用新型，提供了一种PDC-滚轮混合钻头，包括：钻头体，所述钻头体沿通过其轴线的平面分为滚轮区和PDC区；设置在所述滚轮区的滚轮组件，所述滚轮组件包括与所述钻头体固定连接的滚轮掌臂、与所述滚轮掌臂固定连接的滚轮轴、设置在所述滚轮轴上的滚动轮，以及设置在所述滚动轮周向上的至少一个滚轮齿；设置在所述PDC区的PDC组件，所述PDC组件包括与所述钻头体固定连接的用于切削的切削齿；设置在所述滚轮掌臂内的油腔和油道，所述油道构造成能够使所述油腔内的油液流动至所述滚轮轴和所述滚动轮的接触面。

在一个实施例中，所述油腔内设置有滑动活塞，所述滑动活塞将所述油腔分隔成油液室和平衡室，所述油液室与所述油道连通，所述平衡室与外界连通。

在一个实施例中，所述油液室的远离所述滑动活塞的一端设置有第一堵头，所述第一堵头上开设有注油孔，所述注油孔内设置有注油塞。

在一个实施例中，所述油道包括依次连通的第一油路、第二油路和第三油路，其中，所述第一油路设置在所述滚轮掌臂内；所述第二油路沿所述滚轮轴的轴向设置，并且，所述第二油路的一端贯穿所述滚轮轴，所述第二油路的端口处设置有第二堵头；所述第三油路沿所述滚轮轴的径向设置。

在一个实施例中，所述滚轮组件还包括设置在所述滚轮轴的两端部，用于防止油液泄漏的密封组件。

在一个实施例中，所述滚轮组件还包括设置在所述钻头体上的轴座，所述滚轮轴的远离所述滚轮掌臂的一端设置在所述轴座内。

在一个实施例中，所述密封组件包括套设在滚轮轴上相互抵接的第一端面密封圈和弹性密封圈，所述弹性密封圈靠近所述滚轮轴的端部。