专利名称：适应于钻高研磨性地层的pdc钻头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种石油天然气钻井钻头，尤其是一种适应于钻高研磨性地层 的PDC钻头，属于PDC钻头的结构改进。
背景技术：
PDC钻头在高研磨性地层中钻进的时候，PDC切削齿的磨损速度很快，PDC 钻头的使用寿命很短。因此，为了延长PDC钻头在高研磨性地层中的使用寿命， PDC钻头常常采用双排切削齿结构。目前在用的双排切削齿结构PDC钻头，在每 一个刀翼上的钻头肩部及规径部位都布置了前排PDC切削齿和后排PDC切削齿， 因而增大了 PDC切削齿的平均布置密度，所以能够延长钻头的使用寿命，但是 也存在如下缺陷由于PDC切削齿的平均布置密度增大了，所以减小了比压， 因此降低了机械钻速；由于采用了双排切削齿结构，所以刀翼的厚度增大了， 减小了流道和排屑槽的横截面积，因此增大了岩屑的排出阻力，降低了机械钻 速；钻头鼻部及内锥部位PDC切削齿的布置密度相对较低，降低了钻头使用寿 命的提高程度；后排PDC切削齿冷却效果差，磨损速度快，也降低了钻头使用 寿命的提高程度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适应于钻高研磨性地层的PDC钻头。 为解决上述技术问题，本发明适应于钻高研磨性地层的PDC钻头主要由钻 头基体、刀翼、PDC切削齿、喷嘴、流道和排屑槽组成，喷嘴镶装在钻头基体上， 刀翼固定在钻头基体上，PDC切削齿布置在刀翼上；PDC切削齿在钻头轴向上呈 两层布置，每一层PDC切削齿都能够覆盖井底，两层PDC切削齿在钻头轴向上 稍有重叠。
采用这样的结构后，显著增大了 PDC切削齿的布置密度，而且PDC切削齿 在钻头半径方向上的布置均匀连续，所有PDC切削齿也都能够得到充分的冷却， 因此能够显著延长在高研磨性地层中的使用寿命。由于PDC切削齿是在钻头轴向上呈两层布置，所以同时切削地层的PDC切削齿只有一层，因此在整个钻进 过程中本发明的机械钻速与常规PDC钻头相当；同样由于PDC切削齿是在钻头 轴向上呈两层布置，刀翼的厚度没有增大，流道和排屑槽的横截面积与常规PDC 钻头相当，所以不会降低机械钻速。两层PDC切削齿在钻头轴向上稍有重叠， 避免了第一层PDC切削齿全部磨损后出现切削不连续的情况。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。 图1是本发明适应于钻高研磨性地层的PDC钻头一种实施方式的平面布置 示意图。
图2是本发明适应于钻高研磨性地层的PDC钻头一种实施方式的钻头轴向 剖面上PDC切削齿布置示意图。
具体实施例方式
参照图1和图2的适应于钻高研磨性地层的PDC钻头主要由钻头基体1、刀 翼2、 PDC切削齿3、喷嘴4、流道5和排屑槽6组成，喷嘴4镶装在钻头基体1 上，刀翼2固定在钻头基体1上，PDC切削齿3布置在刀翼2上；PDC切削齿3 在钻头轴向上呈两层布置，每一层PDC切削齿3都能够覆盖井底，两层PDC切 削齿3在钻头轴向上稍有重叠。
在钻高研磨性地层时，首先把图1和图2所示的适应于钻高研磨性地层的 PDC钻头与其它井下工具连接起来， 一同下入井底，然后开泵循环钻井液并加压 旋转钻进。由于本发明的PDC切削齿3有两层，而且每一层PDC切削齿3都能 够覆盖井底，所以显著增大了 PDC切削齿3的布置密度，而且PDC切削齿3在 钻头半径方向上的布置均匀连续，所有PDC切削齿3也都能够得到充分的冷却， 因此能够显著延长本发明在高研磨性地层中的使用寿命。由于PDC切削齿3是 在钻头轴向上呈两层布置，所以同时切削地层的PDC切削齿3只有一层，因此 在整个钻进过程中本发明的机械钻速与常规PDC钻头相当；同样由于PDC切削 齿3是在钻头轴向上呈两层布置，刀翼2的厚度没有增大，流道5和排屑槽6 的横截面积与常规PDC钻头相当，所以不会降低机械钻速。也就是说，与常规
4PDC钻头相比较，本发明在不降低机械钻速的基础上能够显著延长在高研磨性地 层中的使用寿命。虽然第一层PDC切削齿3的部分体积和第二层PDC切削齿3 的全部体积被镶入刀翼2的内部，但由于刀翼2材料碳化钨粉的耐磨性比PDC 切削齿3的耐磨性低得多，所以本发明的PDC切削齿3在钻高研磨性地层的过 程中总是有较大的出刃，能够保证连续不断地切削地层。本发明的两层PDC切 削齿3在钻头轴向上稍有重叠，避免了第一层PDC切削齿3全部磨损后出现切 削不连续的情况。两层PDC切削齿3的尺寸规格可以相同，也可以不相同。
权利要求
1.一种适应于钻高研磨性地层的PDC钻头，主要由钻头基体(1)、刀翼(2)、PDC切削齿(3)、喷嘴(4)、流道(5)和排屑槽(6)组成，喷嘴(4)镶装在钻头基体(1)上，刀翼(2)固定在钻头基体(1)上，PDC切削齿(3)布置在刀翼(2)上，其特征是PDC切削齿(3)在钻头轴向上呈两层布置，每一层PDC切削齿(3)都能够覆盖井底，两层PDC切削齿(3)在钻头轴向上稍有重叠。
全文摘要
本发明公开了一种适应于钻高研磨性地层的PDC钻头，主要由钻头基体、刀翼、PDC切削齿、喷嘴、流道和排屑槽组成，PDC切削齿布置在刀翼上，在钻头轴向上呈两层布置。在不降低机械钻速的基础上本发明能够显著延长在高研磨性地层中的使用寿命。
文档编号E21B10/46GK101672163SQ20081013979
公开日2010年3月17日 申请日期2008年9月9日 优先权日2008年9月9日
发明者于建宾, 王明瑞, 王玉功, 王福修, 田京燕, 巍 邱 申请人:中国石化集团胜利石油管理局钻井工艺研究院