[实用新型]一种用于极软地层石油勘探钻井的金刚石钻头

说明书

本实用新型专利是涉及一种新型的适用于极软地层石油勘探钻井的金刚石钻头。

在极软地层石油勘探钻井工程中，常用金刚石钻头进行钻探工作。金刚石钻头由钻头体，切削齿和水力结构组成。金刚石钻头是通过其切削齿与地层岩石的接触对其产生挤压和剪切岩层来破碎岩石的。

目前，金刚石钻头使用的切削齿有三种材料：人造聚晶金刚石复合片（代号PDC），热稳定性聚晶金刚石（代号TSP）及天然金刚石。PDC和TSP是人工通过一定的工艺形成的整块金刚石，这些材料强度高，硬度高，耐磨性好。但有一个致命的弱点，即性脆，抗冲击性差。

钻头的水力结构的主要作用是引导钻井液冷却切削齿，清洗井底岩屑，减少切削齿对岩屑的重复破损，提高钻头的切削效率。

其目前所使用的水力结构主要由喷咀和水眼组成，其缺陷是只考虑了井底排屑和清洗，对切削结构都能有效的保护。

金刚头钻头在钻井过程中，通常用切削结构井底足迹来衡量钻头切削齿与井底岩石的接触面的大小，在均质地层工作时，钻头切削结构井底足迹小可使钻头切削齿更多的吃入岩层。以加快破碎岩层。但在极软地层中。有活动的铄石存在，且由于在钻头相邻切削齿之间的空间所形成的凹槽空间。当钻头切削齿工作时，在切削齿正面，下面及凹槽空间中的铄石都有可能产生滑动和翻转运动而对切削齿产生冲击。从而使钻头切削齿受到损害，影响钻头寿命，造成浪费。

本实用新型的目的是要提供一种新型的金刚石钻头，它能适合于极软地层钻井工作，既具有现有钻头强度高，硬度高，耐磨心好的特点又具备耐冲击的能力及一定的控岩能力。

本实用新型专利的任务是通过以下技术方案实现的：本实用新型专利是采用新型的的保护型复合结构切削齿，优化钻头水力结构的喷咀位置及倾斜角。在切削齿之间的凹槽空间中填充填充物等措施来实现的。本实用新型设计合理，耐冲击性强，控岩性能好，切削效率高，有较广泛的适用性。

下面结合附图进一步说明本实用新型的具体结构：

附图1）为本实用新型具体结构图。

附图2）－5）为本实用新型保护型复合结构切削齿的具体结构图。

附图6）为本实用新型填充物的具体结构图。

附图3）为本实用新型水力结构图。

本实用新型的附图编号为：

1）.金刚石钻头 2）.钻头体 3）.保护型复合结构切削齿 4）.填充物 5）.水力结构 6）.保护层 7）.切削工作层 8）.底层 9）.凹槽空间 10）.钻头中心线 11）.喷咀中心线 12）.喷咀倾斜角度γ 13）.切削面 14）.夹角α 15）.喷咀喷射角β 16）.水眼 17）.喷咀

本实用新型金刚石钻头1）由钻头体2），保护型复合结构切削齿3），填充物4），水力结构5）组成。

保护型复合结构切削齿3）依次由保护层6），切削工作层7），底层8）组成，可制成如附图2）－附图5）所示的形状。

切削工作层7）由TSP齿组成，其硬度高。保护层6）由碳化物，金刚石微粉及合金元素组成，硬度次之，底层8）由碳化物及微量元素组成，硬度更次之，保护型复合结构切削齿3）是通过模压烧结法制成的。

填充物4）是将用加温熔炼填充发将软金属粘满凹槽空间9）的。

水力结构5）由水眼16）和喷咀17）组成装在钻头体2）上，其钻头中心线10）与喷咀中心线11）的夹角喷咀倾斜角γ12）由切削面12）与钻头中心线10）的之间的夹角α14）及喷咀喷射角β15）决定，在（α－1／2β）至（α－0.05β）范围。夹角α14）与喷咀喷射角β15）是在设计金刚石钻头1）和选择喷咀17）时即已定。