[发明专利]一种海底天然气水合物层复合式钻头

摘要

本发明公开了一种海底天然气水合物层复合式钻头，其主要分为三层，第一层为用于领孔钻进的领孔钻头体，并设置有清洁井底、辅助排屑的钻井液喷射孔；第二层为进一步扩大井眼的扩孔钻头体，并设置有利于岩屑排出的螺旋槽；第三层为用于水合物泥沙大径颗粒细化的二次破碎机构。同时，在本钻头体内部设置有增大钻井液流速的渐缩形流道和激发喷射压力的扩压腔。本发明适用于海底浅层天然气水合物流化开采工艺，且更符合水合物层物性特征，从而有效地提高了水合物岩层的破碎效率，实现了水合物泥沙大直径颗粒的细化，解决了长距离水平钻进时岩屑沉积、形成泥包及卡钻的问题。

主权项

1.一种海底天然气水合物层复合式钻头，其主体结构分为三层，第一层为领孔钻头体，第一层与第二层之间通过一根连接杆(8)相连接，领孔钻头体钻身(10)为圆柱形，其切削部分包括与钻身一体的刮削刃(22)和钻头底部镶嵌的圆柱形的钻齿(11)； 在钻头的内部有钻井液流道(13)、扩压腔(14)、钻井液喷射孔一(12)和喷射孔二(9)，钻井液流道(13)从顶部开始一直延伸到扩压腔(14)，扩压腔(14)位于领孔钻头体钻身(10)内部，钻井液喷射孔一(12)位于扩压腔的底部，钻井液喷射孔二(9)位于扩压腔的侧面，扩压腔(14)底部的钻井液喷射孔一(12)垂直于扩压腔(14)底部，位于侧面钻井液喷射孔二(9)螺旋分布于扩压腔(14)的侧面； 第二层为扩孔钻头体，其钻身(3)呈圆台形，在钻身(3)的侧面螺旋分布着形状为L形的刀翼(4)，刀翼(4)与圆台形钻身(3)为一体结构，在L形刀翼(4)上镶嵌着与L形刀翼(4)垂直的钻齿(5)；在圆台形钻身(3)的侧面，两相邻的两刀翼之间形成弧形的螺旋槽(6)； 第三层为锥形连接螺纹(1)、水合物二次破碎机构(2)、连接水合物二次破碎机构(2)的矩形键槽(15)、矩形键(20)以及阻挡水合物二次破碎机构(2)向下移动的轴肩(21)，所述的水合物二次破碎机构(2)的叶片(16)螺旋分布在其轮毂(17)上，细化齿(18)与叶片(16)为一体结构。