专利名称：一种适合硬地层的pdc钻头的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石油及地质钻井用PDC钻头的结构改进。
常规PDC钻头在均质的松软或中等硬度地层中具有机械钻速快、寿命长、进尺高等优点，但在中硬到硬的非均质研磨性地层中钻进时，工作性能很差，PDC复合片容易产生碎裂和过度磨损现象，导致钻头先期损坏。其主要原因是PDC钻头以剪切方式破碎岩石，而在较硬的非均质地层钻进时，容易引起钻头扭转振动和轴向振动，同时由于硬地层的抗压强度高，必须加大钻压才能使PDC复合片有效地吃入地层，容易造成PDC复合片的碎裂和高温磨损。
本实用新型主要由PDC复合片、金刚石齿、刀翼、喷嘴和钻头体组成，依靠PDC复合片和金刚石齿在刀翼上形成混合切削结构，能有效钻进硬研磨性地层。本实用新型的目的就是提供一种适合硬地层的PDC钻头。
本实用新型是这样实现的，在刀翼[3]前端安装一排PDC复合片[1]，在刀翼[3]后端与PDC复合片[1]一一对应安装一排金刚石齿[2]；在同一刀翼[3]相同半径上金刚石齿[2]比PDC复合片[1]的出露高度低0.5～1.5mm，且布置在距PDC复合片[1]后端10～20mm处；金刚石齿[2]包含了天然金刚石和三角、圆柱等形状的人造热稳定聚晶金刚石。
与常规PDC钻头相比，本实用新型在一般地层中钻进时，具有常规PDC钻头的所有性能特点。在硬地层钻进时，本实用新型仍以PDC复合片切削为主，但其后面的金刚石齿承担了部分钻压，降低了钻头的振动幅度，减小了PDC复合片由于振动所受的瞬时冲击载荷，保护了PDC复合片。在研磨性地层内钻进时，刀翼后端的金刚石齿逐渐出露，其良好的热稳定性使其在高温下仍保持较高的耐磨性和形状，对岩石具有犁刨作用，在岩石表面划出沟槽，增加了岩石表面的自由度，使得PDC复合片相对容易破碎岩石；同时金刚石齿承担了部分钻压，减小了PDC复合片由于钻压大而产生的高温磨损，从而延长了钻头的使用寿命。因此本实用新型在中硬至硬的非均质研磨性地层中钻进时，比常规PDC钻头具有机械钻速高、寿命长、进尺多等优点，可节省大量钻井费用，具有明显的经济效益。
权利要求1．一种适合硬地层的PDC钻头，主要由PDC复合片[1]、金刚石齿[2]、刀翼[3]、喷嘴[4]口钻头体[5]组成，其特征是在刀翼[3]前端安装一排PDC复合片[1]，在刀翼[3]后端与PDC复合片[1]一一对应安装一排金刚石齿[2]。
2．根据权利要求1所述的一种适合硬地层的PDC钻头，其特征是在同一刀翼[3]相同半径上金刚石齿[2]比PDC复合片[1]的出露高度低0.5～1.5mm，且布置在距PDC复合片[1]后端10～20mm处。
3．根据权利要求1所述的一种适合硬地层的PDC钻头，其特征是金刚石齿[2]包含了天然金刚石和三角、圆柱等形状的人造热稳定聚晶金刚石。
专利摘要本实用新型属于石油及地质钻井用PDC钻头的结构改进。一种适合硬地层钻进的PDC钻头,主要由PDC复合片[1]、金刚石齿[2]、刀翼[3]、喷嘴[4]和钻头体[5]组成,其特征是在刀翼[3]前端安装一排PDC复合片[1],在刀翼[3]后端与PDC复合片[1]一一对应安装一排金刚石齿[2]。PDC复合片[1]为主切削元件,金刚石齿[2]为辅助切削元件。本实用新型能够在非均质研磨性强的硬地层中有效地钻进,提高PDC钻头工作性能。
文档编号E21B10/00GK2448906SQ00251498
公开日2001年9月19日 申请日期2000年9月14日 优先权日2000年9月14日
发明者孙明光 申请人:胜利石油管理局钻井工艺研究院