[发明专利]一种适用于硬岩大口径提钻取心的PDC钻头

说明书

本发明公开了一种适用于硬岩大口径提钻取心的PDC钻头，属于地质钻探技术领域，其包括钻头体、与钻头体连接的钻头冠部，其特征在于，钻头冠部的底部沿周向间隔设置的多个切削结构，每个切削结构包括底翼及底翼上特殊布设的多个底面复合片和加强齿；每个底翼的内壁中心处设置有竖向凹槽，凹槽内敷焊有合金材料形成内保径；钻头冠部的周缘设有与底翼对应的螺旋形的侧翼，每个侧翼上设置有多个侧面复合片及加强齿形成外保径；钻头冠部底翼和侧翼间设有底面和侧面水槽，底面水槽中设置有椭圆形的底喷水眼。通过使用本装置，提高了硬岩地层碎岩效率、降低了钻头使用成本。

技术领域

本发明属于地质钻探技术领域，具体涉及一种适用于硬岩大口径提钻取心的PDC钻头。

背景技术

能源和环境是当今社会的两大主要问题，随着社会对环境保护的愈加重视，我国提出了争取到2030年碳排放量达到峰值、2060年前达到碳中和的“双碳”目标，能源结构调整势在必行。

地热是蕴藏在地球内部的热能，具有储量大、分布广、绿色低碳、可循环利用、稳定可靠等特点，是一种现实可行且具有竞争力的清洁能源。地热能开发利用可减少温室气体排放，改善生态环境，已经成为能源结构转型的新方向，对我国调整能源结构、保障能源安全、实现“双碳”目标具有重要意义。

取心是获取地层实物资料的唯一手段，对了解地下热储特征、评价规划地热资源具有重要意思。随着地热资源的勘探及开发利用，地热资源勘探及开发利用逐渐向深部发展，在深部地热资源勘探中，常需要钻进硬度较高的岩层；同时为满足后期试验测试及开发利用的要求，地热勘探井井径一般设计较大。在硬岩大口径取心钻探中，采用小口径硬岩取心钻探中所使用的孕镶金刚石钻头，因钻头直径大、底唇面厚，钻进效率低、钻头使用费用高；而常规的PDC钻头又不适用于硬岩地层。

发明内容

为了解决上述问题，本发明采取了如下技术方案：

一种适用于硬岩大口径提钻取心的PDC钻头，包括钻头体、与钻头体连接的钻头冠部，所述钻头冠部的底部沿周向间隔设置的多个切削结构，每个所述切削结构包括底翼及底翼上布设的多个底面复合片和多个底面加强齿；

每个所述底翼的内壁中心处设置有第一竖向凹槽，所述第一竖向凹槽内敷焊有合金材料；

所述钻头冠部的周缘设有多条与所述底翼对应设置的侧翼，每个所述侧翼上间隔排列设置有多个侧面复合片及多个侧面加强齿；

相邻的两个所述底翼之间均设置有底面水槽，所述底面水槽中均设置有底喷水眼，相邻的两个所述侧翼之间均设置有侧面水槽。

进一步地，所述每个底翼上的所述底面复合片和所述底面加强齿的数量相同，且所述底面加强齿与所述底面复合片沿切削方向一一对应设置。

进一步地，多个侧面复合片设置于所述侧翼的切削侧，并位于所述侧翼的底部，多个侧面加强齿环绕侧面复合片设置于所述侧翼上。

进一步地，所述切削结构的底唇面轮廓为短抛物线形。

进一步地，每个底翼上的多个所述底面复合片呈品字布设。

进一步地，所述底翼切屑侧近中心处铣出第二竖向凹槽，每个底翼上设置为3个底面复合片，其中2个所述底面复合片布设在所述第二竖向凹槽的两侧，位于中间的1个所述底面复合片采用后退式布设。

进一步地，所述侧翼为螺旋形。

进一步地，所述底面水槽内外等宽。

有益效果：

1、本发明设计的PDC钻头底翼底面切屑侧近中心处铣出第二竖向凹槽，实现后退式布设底面中间复合片，有利于保护底面中间复合片、增加钻头回转的稳定性和提高碎岩效率。