专利名称：具有二级齿结构的聚晶金刚石复合片钻头的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石油钻井工具领域，是一种用于复杂地层或地层不明的探井钻井的具有二级齿结构的聚晶金刚石复合片钻头。
背景技术：
当今石油钻井所使用的常规聚晶金刚石复合片钻头的前排聚晶金刚石复合片布置均为单极布齿(如图1所示)，在钻遇复杂地层(如硬研磨性地层、破碎性地层、含砾石的夹层等)时，常因复合片的损坏而使钻头无法有效的进一步钻进，钻头寿命较短，进尺较少，同时会增加起下钻的次数和钻头使用的只数，使钻井成本增加。钻井承包商在探井作业时，对地层不明的井段往往希望一只钻头能有更多的进尺，以降低勘探费用。
发明内容
本实用新型旨在提供一种能在复杂地层钻井时，延长钻头使用寿命的具有二级齿结构的聚晶金刚石复合片钻头。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下一种具有二级齿结构的聚晶金刚石复合片钻头，包括钻头、附着在钻头上的切削齿，其特征在于位于钻头前排的切削齿为两组纵向布置的聚晶金刚石复合片，其中，一组复合片为主切削齿即一级齿；另一组复合片为后备切削齿即二级齿；一级齿和二级齿组合在一起形成连续切削结构。
所述二级齿为由两段圆弧组成的月牙形复合片，两段圆弧的组合根据需要进行调整。
所述二级齿可根据需要布置在钻头的不同部位，可以每个刀翼都布置，也可以只选择部分刀翼布置。
所述二级齿的后倾角可以与其组合的一级齿的后倾角相同，也可以不同。
所述二级齿和一级齿在组合时，可根据需要选择不同尺寸的复合片进行组合。
本实用新型的优点在于一、二级齿增加了钻头总的复合片数量，能延长钻头的使用寿命，为一种创新的后备切削结构。
二、二级齿在钻头钻进时，开始并不参与切削，不影响钻头最初的攻击性，只有在钻头严重磨损后才参与工作，提高了钻头在损态下的切削能力。
三、本实用新型钻头可增加钻头进尺，减少起下钻次数，可以在复杂地层和探井工作中降低成本，获得经济效益。
图1为常规聚晶金刚石复合片钻头结构示意图。
图2为具有二级齿结构的聚晶金刚石复合片钻头结构示意图。
图3为一级齿和二级齿组合示意图。
图4为二级齿示意图。
图5为二级齿组合后倾角示意图。
具体实施方式
本实用新型提供的是有二级齿结构的聚晶金刚石复合片钻头，对于其切削齿，在钻头1前排的切削齿为两组聚晶金刚石复合片纵向布置(如图2所示)，其中，图中圆形的一组复合片为主要切削齿，称为一级齿2；月牙形的一组复合片为后备切削齿，称为二级齿3；并且，一个圆形的一级齿2和一个月牙形的二级齿3组合在一起，形成连续切削结构(如图3所示)。
二级齿钻头的理论依据二级齿在钻头钻进时，它作为后备齿，开始并不参与切削，不影响钻头最初的攻击性，只有在一级齿严重磨损后才参与工作，提高了钻头在损态下的连续切削能力。
二级齿为由两段圆弧组成的月牙形特殊切削齿(如图4所示)，其中圆弧段L1的大小由与其组合的一级齿的大小决定，两段圆弧的组合根据需要进行调整。
二级齿和一级齿在组合时，可根据需要选择不同尺寸的复合片进行组合。
二级齿可根据需要布置在钻头的不同部位(如鼻部、外肩部等)，可以每个刀翼都布置，也可以只选择部分刀翼布置。
二级齿的后倾角β(如图5所示)可以与其组合的一级齿的后倾角相同，也可以不同。
具有二级齿结构的钻头需要根据岩性对钻头冠形、切削齿的角度进行优化设计，以选择最能发挥二级齿作用的一种。
权利要求1.一种具有二级齿结构的聚晶金刚石复合片钻头，包括钻头(1)、附着在钻头(1)上的切削齿，其特征在于位于钻头(1)前排的切削齿为两组纵向布置的聚晶金刚石复合片，其中，一组复合片为主切削齿即一级齿(2)，另一组复合片为后备切削齿即二级齿(3)；一级齿和二级齿组合在一起形成连续切削结构。
2.根据权利要求1所述的具有二级齿结构的聚晶金刚石复合片钻头，其特征在于所述二级齿(3)为由两段圆弧组成的月牙形复合片。
3.根据权利要求1或2所述的具有二级齿结构的聚晶金刚石复合片钻头，其特征在于所述二级齿(3)布置在钻头的鼻部、外肩部。
4.根据权利要求3所述的具有二级齿结构的聚晶金刚石复合片钻头，其特征在于所述二级齿(3)布置在钻头每个刀翼上。
5.根据权利要求3所述的具有二级齿结构的聚晶金刚石复合片钻头，其特征在于所述二级齿(3)布置在钻头部分刀翼上。
6.根据权利要求3所述的具有二级齿结构的聚晶金刚石复合片钻头，其特征在于所述二级齿(3)的后倾角与其组合的一级齿的后倾角相同。
专利摘要本实用新型提供的是一种有二级齿结构的聚晶金刚石复合片钻头，旨在解决现有复合片钻头使用寿命短，钻探成本高的问题。采用的方案是钻头前排的切削齿为两组聚晶金刚石复合片纵向布置，其中一组为一级齿，另一组为二级齿，一个一级齿和一个二级齿组合在一起形成连续切削结构。采用二级齿结构增加了钻头总的复合片数量，提高了钻头的布齿密度，并提高了钻头在损态下的切削能力，延长钻头的使用寿命，增加进尺，减少起下钻次数，可以在复杂地层和探井工作中降低成本。
文档编号E21B10/46GK2866788SQ20062003333
公开日2007年2月7日 申请日期2006年3月7日 优先权日2006年3月7日
发明者曾恒, 马捷, 张亮, 何辛, 范晓勒, 杨迎新 申请人:四川川石·克锐达金刚石钻头有限公司