非重叠复合结构pdc钻头的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种石油钻井、地质勘探、油田开发钻进的PDC钻头，尤其是涉及一种非重叠复合结构roc钻头。
【背景技术】
[0002]现有的roc钻头，通常采用相同尺寸切削齿、单排结构设计，在砾岩、复杂地层钻进过程中，由于岩性非均质性和地层复杂性，导致钻头工作性能差，钻头的切削齿在短时间内急剧磨损，需要频繁起下钻更换钻头，制约钻井整体提速。
【实用新型内容】
[0003]为了克服现有PDC钻头在岩性非均质以及复杂地层钻进过程中，钻头工作性能差，短时间内切削齿急剧磨损，频繁的起下钻更换钻头制约钻井整体提速的不足，本实用新型提供一种非重叠复合结构roc钻头。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:非重叠复合结构PDC钻头包括钻头前端的钻头冠，钻头冠部安装有刀翼、喷嘴，钻头冠前端部设置有非均匀分布长刀翼和短刀翼，两个长刀翼之间设置1个或2个短刀翼，两个相邻刀翼之间钻头冠上安装有喷嘴，钻头冠部有钻头定位中心圆，长刀翼、短刀翼上固定安装有前排的主切削齿和后排的辅助切削齿;每个长刀翼、短刀翼上的辅助切削齿的侧倾角度大于主切削齿侧倾角度，且侧倾角度由钻头中心向外逐渐加大;辅助切削齿与主切削齿呈非重叠复合排布。
[0005]所述辅助切削齿的侧倾角度为辅助切削齿前端面中心定位线与辅助切削齿前端面投影面之间的夹角;所述主切削齿的侧倾角度为主切削齿前端面中心定位线与主切削齿前端面投影之间的夹角。辅助切削齿的侧倾角度为5°-15°，主切削齿侧倾角度为0°。
[0006]两个相邻刀翼之间钻头冠上安装的喷嘴为高压射流喷嘴。
[0007]同一刀翼上主切削齿与辅助切削齿的直径不相等；同一刀翼上主切削齿直径大于辅助切削齿直径。
[0008]本实用新型的有益效果是，结构设计合理，在钻进过程中主切削齿、辅助切削齿有效参与切削地层，延长钻头的工作寿命，能够保证钻头在地层交接面及复杂地层钻头工作平稳性能，避免切削齿的先期破损，提尚钻头的抗冲击性能和耐磨性能，有效提尚钻井速度。
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型非重叠复合结构roc钻头的结构示意图。
[0010]图2是本实用新型中切削齿的侧倾角度示意图。
[0011]图中:1.钻头冠，2.长刀翼，3.喷嘴，4.辅助切削齿，5.主切削齿，6.岩肩流道，7.短刀翼，8.钻头定位中心圆，9.主切削齿前端面投影面，10.主切削齿前端面中心定位线，11.辅助切削齿前端面投影面，12.侧倾角度，13.辅助切削齿前端面中心定位线。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。但是，本领域技术人员应该知晓的是，本发明不限于所列出的【具体实施方式】，只要符合本发明的精神，都应该包括于本发明的保护范围内。
[0013]参见附图1-2。本实用新型非重叠复合结构roc钻头包括钻头前端的钻头冠1，钻头冠部安装有刀翼、喷嘴3，钻头冠1前端部设置有非均匀分布的2个长刀翼2和3个短刀翼7，两个长刀翼2之间设置1个或2个短刀翼7，两个相邻刀翼之间沿钻头冠1的外圆周轴向设置的深宽槽为岩肩流道6。两个相邻刀翼之间钻头冠1上安装有喷嘴3，喷嘴3为高压射流喷嘴，在钻进过程中钻井液通过喷嘴3射出，能够提升钻头冷却效果及岩肩上返运移速度。
[0014]所述长刀翼2、短刀翼7上均固定安装有2排切削齿，即前排的主切削齿5和后排的辅助切削齿4。每个长刀翼2、短刀翼7上的辅助切削齿4的侧倾角度大于主切削齿5侧倾角度，且侧倾角度由钻头中心向外逐渐加大。钻头冠部有钻头定位中心圆8，辅助切削齿4的侧倾角度12为辅助切削齿前端面中心定位线13与辅助切削齿前端面投影面11之间的夹角;所述主切削齿5的侧倾角度为主切削齿前端面中心定位线10与主切削齿前端面投影之间9的夹角。通常辅助切削齿4的侧倾角度为5°-15° ;主切削齿5侧倾角度为0°。该结构能够使得钻头在复杂地层钻进中，将前排主切削齿切削下的岩肩由心部往外排赶，避免被后边的主切削齿再次旋转切削一次或多次，造成切削齿受到不必要的冲击磨损。
[0015]同一刀翼上的主切削齿5与辅助切削齿4的直径不相等，通常同一刀翼上主切削齿5的直径大于辅助切削齿4的直径。辅助切削齿4与主切削齿5呈非重叠复合排布，当前排主切削齿5磨损或崩损后，辅助切削齿4开始参与切削，避免了因主切削齿5损坏后导致钻速下降，需要进行起下钻更换钻头，进一步延长了钻头使用寿命。
[0016]本实用新型非重叠复合结构PDC钻头在复杂地层钻进中，采用高压射流喷嘴和深宽槽的岩肩流道能够有效提高岩肩运移速度，将前排主切削齿切削下的岩肩及时由中心部位往外排赶，避免岩肩被后边的主切削齿再次旋转切削一次或多次，造成切削齿不必要的冲击磨损;在当主切削齿磨损后，辅助切削齿开始参与切削地层，延长了钻头在复杂地层中的工作寿命，保证在地层交接面及复杂地层钻头工作平稳性能，避免切削齿的先期破损，提高roc钻头的抗冲击性能及耐磨性能，有效提高钻井速度。
[0017]应该注意的是上述实施例是示例而非限制本发明，本领域技术人员将能够设计很多替代实施例而不脱离本专利的权利要求范围。
【主权项】
1.一种非重叠复合结构PDC钻头，包括钻头前端的钻头冠，钻头冠部安装有刀翼、喷嘴，钻头冠前端部设置有非均匀分布的长刀翼和短刀翼，两个长刀翼之间设置1个或2个短刀翼，两个相邻刀翼之间钻头冠上安装有喷嘴，钻头冠部有钻头定位中心圆，其特征是:所述长刀翼(2)、短刀翼(7)上固定安装有前排的主切削齿(5)和后排的辅助切削齿(4);每个长刀翼(2)、短刀翼(7)上的辅助切削齿(4)的侧倾角度大于主切削齿(5)侧倾角度，且侧倾角度由钻头中心向外逐渐加大;辅助切削齿(4)与主切削齿(5)呈非重叠复合排布。2.根据权利要求1所述非重叠复合结构roc钻头，其特征是:所述辅助切削齿(4)的侧倾角度为辅助切削齿前端面中心定位线与辅助切削齿前端面投影面之间的夹角;所述主切削齿(5)的侧倾角度为主切削齿前端面中心定位线与主切削齿前端面投影之间的夹角。3.根据权利要求2所述非重叠复合结构roc钻头，其特征是:所述辅助切削齿(4)的侧倾角度为5°-15° ;所述主切削齿(5)侧倾角度为0°。4.根据权利要求1所述非重叠复合结构PDC钻头，其特征是:所述两个相邻刀翼之间钻头冠上安装的喷嘴(3)为高压射流喷嘴。5.根据权利要求1所述的非重叠复合结构PDC钻头，其特征是:所述同一刀翼上主切削齿(5)与辅助切削齿(4)的直径不相等。6.根据权利要求5所述非重叠复合结构PDC钻头，其特征是:所述同一刀翼上主切削齿(5)直径大于辅助切削齿(4)直径。
【专利摘要】一种非重叠复合结构PDC钻头。为了克服现有PDC钻头在岩性非均质以及复杂地层钻进过程中，短时间内切削齿急剧磨损，频繁的起下钻更换钻头制约钻井整体提速的不足，本实用新型的钻头冠前端部设置有非均匀分布的长刀翼和短刀翼，两个长刀翼之间设置1个或2个短刀翼，长刀翼、短刀翼上固定安装有前排的主切削齿和后排的辅助切削齿；每个长刀翼、短刀翼上的辅助切削齿的侧倾角度大于主切削齿侧倾角度，且侧倾角度由钻头中心向外逐渐加大；辅助切削齿与主切削齿呈非重叠复合排布。其有益效果是结构设计合理，在钻进过程中主切削齿、辅助切削齿有效参与切削地层，延长钻头的工作寿命，提高钻头的抗冲击性能和耐磨性能，有效提高钻井速度。
【IPC分类】E21B10/43, E21B10/60
【公开号】CN205135427
【申请号】CN201520863930
【发明人】郭俊磊, 曾贵蓉, 王忠华, 孙伟娜, 于连杰, 田波
【申请人】中国石油集团渤海石油装备制造有限公司, 渤海石油装备（天津）中成机械制造有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年11月3日