本實用新型涉及油田鉆探技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種PDC鉆頭及鉆機。

背景技術(shù)：

鉆井在油田開發(fā)中的作用是非常重要的，鉆頭體作為鉆井作業(yè)中最重要的工具，其工作性能直接影響到鉆井作業(yè)的質(zhì)量、成本和效率。在20世界80年代，人們研制出一種以人造聚晶金剛石為切削齒的巨鯨金剛石符合片鉆頭體(Polycrysatalline Diamond Compact Bit，簡稱PDC鉆頭)，該鉆頭體能顯著提高鉆井效率而且使用壽命長，已得到廣泛的應(yīng)用。最初，PDC鉆頭只能被用于軟頁巖地層中，原因是硬的夾層會損壞鉆頭體。但由于新技術(shù)的出現(xiàn)以及結(jié)構(gòu)的變化，目前PDC鉆頭已能夠用于鉆硬夾層和長段的硬巖地層了。但在硬度更高的地層中，則無法滿足需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種PDC鉆頭，通過對鉆頭體結(jié)構(gòu)的改進，使鉆頭體易于破壞地層的應(yīng)力、切入地層，進一步對巖石等進行剪切，提高了鉆頭體的機械鉆速，增大了破巖效率，可對特殊地層進行鉆井作業(yè)。

本實用新型的另一目的在于提供一種鉆機，該鉆機包括上述PDC鉆頭，提高了鉆井作業(yè)的質(zhì)量和效率，降低了成本。

本實用新型的實施例是這樣實現(xiàn)的：

一種PDC鉆頭，包括同軸設(shè)置的可同步轉(zhuǎn)動的本體和鉆頭體，鉆頭體沿軸向突出設(shè)置有至少一個第一切割體和至少一個第二切割體，第一切割體設(shè)置在鉆頭體遠離本體的一端，第二切割體設(shè)置在第一切割體與本體之間。第一切割體具有從鉆頭體的軸線沿鉆頭體的徑向延伸的第一寬度，第二切割體具有從鉆頭體的軸線沿鉆頭體的徑向延伸的第二寬度，第一寬度小于第二寬度。

優(yōu)選地，鉆頭體包括第一鉆頭體和第二鉆頭體，第一鉆頭體的直徑小于第二鉆頭體的直徑，至少一個第一切割體設(shè)置于第一鉆頭體，至少一個第二切割體設(shè)置于第二鉆頭體。

優(yōu)選地，第一切割體為多個，多個第一切割體沿第一鉆頭體軸向方向等間距設(shè)置，第二切割體為多個，多述第二切割體沿第二鉆頭體軸向方向等間距設(shè)置。

優(yōu)選地，第一切割體沿第一鉆頭體徑向方向的寬度小于第二切割體沿第二鉆頭體徑向方向的寬度。

優(yōu)選地，至少一個第一切割體與至少一個第二切割體交錯設(shè)置。

優(yōu)選地，第二切割體包括相互連接的第一部分、第二部分，第一部分沿第二切割體徑向方向設(shè)置，第二部分沿第二切割體軸向方向設(shè)置。第一部分設(shè)有多個第一切削齒，第二部分設(shè)有多個第二切削齒，多個第一切削齒具有相同的朝向，多個第二切削齒具有相同的朝向。

優(yōu)選地，第二切割體靠近本體的端部設(shè)有倒劃眼齒。

優(yōu)選地，PDC鉆頭包括至少一個噴嘴，至少一個噴嘴設(shè)置于鉆頭體。

優(yōu)選地，相鄰兩個第二切割體之間設(shè)有至少一個噴嘴。

一種鉆機，包括PDC鉆頭。

本實用新型實施例的有益效果：

本實用新型提供了一種PDC鉆頭及鉆機，通過對鉆頭體結(jié)構(gòu)的改進，鉆頭體包括兩個切割部分，尺寸較小的鉆頭體切削量小，故更容易獲得更高的機械轉(zhuǎn)速，更易破壞地層的整體應(yīng)力，有助于尺寸較大的鉆頭體進行切削，使鉆頭體易于破壞地層的應(yīng)力、切入地層，進一步對巖石等進行剪切。該結(jié)構(gòu)增大了破巖效率，提高了鉆頭體的機械鉆速，可對特殊地層進行鉆井作業(yè)。一種鉆機包括上述PDC鉆頭，提高了鉆井作業(yè)的質(zhì)量和效率，降低了成本。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本實用新型實施例1提供的PDC鉆頭的第一視角的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例1提供的PDC鉆頭的第二視角的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型實施例1提供的PDC鉆頭的第三視角的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型實施例1提供的PDC鉆頭的第四視角的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標：100-PDC鉆頭；110-本體；120-鉆頭體；121-第一鉆頭體；123-第二鉆頭體；130-第一切割體；131-第一寬度；132-第三寬度；133-第一刀翼；135-第三切削齒；137-第四切削齒；140-第二切割體；141-第二寬度；142-第四寬度；143-第二刀翼；1431-第一表面；1433-第二表面；1435-第一部分；1437-第二部分；145-第一切削齒；147-第二切削齒；149-倒劃眼齒；150-噴嘴；151-第一噴嘴；153-第二噴嘴。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。

因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該實用新型產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

下面結(jié)合附圖，對本實用新型的一些實施方式作詳細說明。在不沖突的情況下，下述的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

實施例1

請參照圖1，本實施例提供一種PDC鉆頭100，包括相互同軸連接的本體110和鉆頭體120，鉆頭體120在本體110收到驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)的情況下，可與本體110同步的轉(zhuǎn)動。

請參照圖1，鉆頭體120包括第一鉆頭體121和第二鉆頭體123，第一鉆頭體121位于鉆頭體120遠離本體110的一端，第二鉆頭體123位于第一鉆頭體121與本體110之間。在本實施例中，第一鉆頭體121的直徑小于第二鉆頭體123的直徑，在本實用新型的其他實施例中，第一鉆頭體121的直徑可以等于第二鉆頭體123的直徑，本實用新型對其不做限定。

第一鉆頭體121和第二鉆頭體123可以是一體成型而成，或者也可以是分別獨立地設(shè)置。進一步地，由第一鉆頭體121和第二鉆頭體123一體成型的鉆頭體120以可拆卸的方式與本體110連接，或者分別獨立地設(shè)置的第一鉆頭體121和第二鉆頭體123均以可拆卸的方式與本體110連接。通過可拆卸方式進行連接，可以在鉆頭體120損壞的情況下對其進行主動更換，以便提高PDC鉆頭100的整體使用壽命，或者還可以根據(jù)不同的鉆探需求，在使用相同的本體110的情況下選用不同尺寸或型號的鉆頭體120，以提高其使用的靈活性和便利性。

請參照圖1及圖2，鉆頭體120沿軸向突出設(shè)置有第一切割體130和第二切割體140。其中，第一切割體130沿第一鉆頭體121軸向方向設(shè)置在第一鉆頭體121上，第二切割體140沿第二鉆頭體123軸向方向設(shè)置在第二鉆頭體123上。較佳的，第一切割體130與第二切割體140交錯設(shè)置。該設(shè)置方式是為了避免第一切割體130與第二切割體140在切割時重復(fù)切割，降低切割的效率。在本實施例中，第一切割體130的個數(shù)為三個，第二切割體140個數(shù)為五個，相鄰的兩個第一切割體130沿鉆頭體120軸向方向間的距離相等，相鄰的兩個第二切割體140沿鉆頭體120軸向方向間的距離相等，在本實用新型的其他實施例中，第一切割體130和第二切割體140的個數(shù)可以為五個和七個，相鄰的兩個第一切割體130、相鄰的兩個第二切割體140可以分別沿鉆頭體120軸向方向以不同間距設(shè)置，本實用新型對其不做限定。

請參照圖1至圖3，第一切割體130具有從鉆頭體120的軸線沿鉆頭體120的徑向延伸的第一寬度131，第二切割體140具有從鉆頭體120的軸線沿鉆頭體120的徑向延伸的第二寬度141。第一寬度131小于第二寬度141。第一切割體130沿其徑向的尺寸小于第二切割體140沿其徑向的尺寸，在對地層進行切削時，第一切割體130的切削量少，更容易獲得高的機械鉆速，同時，第一切割體130破壞了地層的整體應(yīng)力，有助于第二切割體140進行大范圍的切削。第一切割體130沿第一鉆頭體121徑向方向的寬度為第三寬度132，第二切割體140沿第二鉆頭體123徑向方向的寬度為第四寬度142，在本實施例中，第三寬度132小于第四寬度142，在本實用新型的其他實施例中，第三寬度132可以等于或大于第四寬度142，本實用新型對其不做限定。第三寬度132小于第四寬度142，第一切割體130可以獲得更大的壓強，更快的對地層進行破碎，第二切割體140的寬度大，則對更大的范圍進行破碎，增加切削地層的效率。

請參照圖1至圖4，第二切割體140包括第二刀翼143、第一切削齒145和第二切削齒147，第二刀翼143包括相互連接的第一部分1435、第二部分1437。第一部分1435沿第二切割體140的徑向方向設(shè)置，第二部分1437沿第二切割體140的軸向方向設(shè)置，第一部分1435為圓弧形，第二部分1437為與鉆頭體120軸線方向平行的平面。

如圖1及圖4，第二刀翼143與鉆頭體120背離的表面為第一表面1431，第二刀翼143的一個側(cè)面為第二表面1433。第一表面1431與第二表面1433相連的一側(cè)排列設(shè)置有多個第一切削齒145，多個第一切削齒145具有相同的朝向。使多個第一切削齒145均設(shè)置在在第二刀翼143的外側(cè)，即位于切削部旋轉(zhuǎn)軌跡的外緣，可以更有效的切削PDC鉆頭100周邊的巖石。本實施例中，一個第二刀翼143上的第一切削齒145的個數(shù)為六個，且均朝向第二表面1433，第一切削齒145的個數(shù)根據(jù)第二刀翼143的尺寸大小變化，在本實用新型的其他實施例中，一個第二刀翼143上的第一切削齒145的個數(shù)可以為五個或七個，本實用新型對其不做限定。

在第二表面1433靠近本體110的端部設(shè)有倒劃眼齒149，在本實施例中，一個第二刀翼143上設(shè)有一個倒劃眼齒149，在本實用新型的其他實施例中，一個第二刀翼143上可設(shè)置有2個或多個倒劃眼齒149，本實用新型對其不做限定。

第二部分1437的第一表面1431沿第二切割體140的軸向方向排列設(shè)置有多個第二切削齒147，多個第二切削齒147的朝向相同，均朝向第一表面1431。使多個第二切削齒147位于第二刀翼143的切削旋轉(zhuǎn)軌跡的外緣，可以更有效的切削PDC鉆頭100周邊的巖石。在本實施例中，一個第二刀翼143上的第二切削齒147的個數(shù)為四個，第二切削齒147的個數(shù)根據(jù)第二刀翼143的尺寸大小變化，在本實用新型的其他實施例中，一個第二刀翼143上的第二切削齒147的個數(shù)可以為五個或六個，本實用新型對其不做限定。

如圖2及圖4，第一切割體130結(jié)構(gòu)與第二切割體140結(jié)構(gòu)相同，包括第一刀翼133、第三切削齒135和第四切削齒137，不同之處主要在于：第一切割體130不包括倒劃眼齒149。

在本實施例中，鉆頭體120為一體成型，第三切削齒135、第四切削齒137、第一切削齒145、第二切削齒147焊接在鉆頭體120體上。在本實用新型的其他實施例中，第三切削齒135、第四切削齒137、第一切削齒145、第二切削齒147可以鑲嵌在鉆頭體120提上，本實用新型對其不做限定。第三切削齒135、第四切削齒137、第一切削齒145、第二切削齒147可以為雙刃切削齒、預(yù)倒角邊緣加強齒、覆蓋保護層切削齒、復(fù)合結(jié)構(gòu)齒、楔形齒及銳角切削齒等，本實用新型對其不做限定。

請參照圖3，鉆頭體120還包括噴嘴150，第一鉆頭體121的端部設(shè)有第一噴嘴151，在本實施例中，第一噴嘴151的個數(shù)為一個，在本實用新型的其他實施例中，第一鉆頭體121可以設(shè)有二個或多個第一噴嘴151，本實用新型對其不做限定。第二鉆頭體123設(shè)有多個第二噴嘴153，相鄰的兩個第四切削齒137之間設(shè)有至少一個第二噴嘴153，在本實施例中第二噴嘴153的個數(shù)為五個，在本實用新型的其他實施例中，第二噴嘴153的個數(shù)可以為七個或多個，本實用新型對其不做限定。在本實施例中，第一噴嘴151、第二噴嘴153與鉆頭體120為絲扣連接，在本實用新型的其他實施例中，第一噴嘴151、第二噴嘴153與鉆頭體120可以焊接或一體成型，本實用新型對其不做限定。

PDC鉆頭100依靠安裝在鉆頭體120上的切削齒對地層進行切削，PDC鉆頭100旋轉(zhuǎn)時，第三切削齒135在鉆壓和扭矩作用下克服地層應(yīng)力，依靠高效的剪切方式來破碎巖石。

當?shù)谌邢鼾X135伸入地層中，第四切削齒137有助于對鉆頭周圍的巖石進行破碎，防止PDC鉆頭100的縮徑。第三切削齒135進一步伸入地層中，第一切削齒145對地層進行破碎，由于第三切削齒135已經(jīng)破壞一部分的地層，所以第一切削齒145對大范圍的地層進行切削時更容易更快，提高了鉆探的速度。第一切削齒145深入地層中，第二切削齒147對PDC鉆頭100周圍的巖石進行破碎，防止PDC鉆頭100的縮徑。當PDC鉆頭100完成對地層的切削，從地層中提離時，倒劃眼齒149可對PDC鉆頭100周邊未破碎的巖石進行破碎，防止PDC鉆頭100卡在地層中。

在PDC鉆頭100對地層切削的過程中，噴嘴150噴出清洗液或冷卻液，例如水。清洗液對PDC鉆頭100周圍的碎石進行清洗，防止碎石或泥漿包住PDC鉆頭100，影響轉(zhuǎn)速，同時，清洗液清潔鉆探井底，防止巖屑留在井底而造成重復(fù)切削，導(dǎo)致實際鉆速的下降。在鉆探過程中，PDC鉆頭100切削巖石與地層產(chǎn)生摩擦，導(dǎo)致PDC鉆頭100的溫度升高，影響PDC鉆頭100的使用壽命，冷卻液對PDC鉆頭100進行及時的冷卻，防止PDC鉆頭100的損壞。

本實施例還提供一種基于上述PDC鉆頭100的鉆機(圖未示)，鉆機包括旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)盤、水龍頭、鉆柱、PDC鉆頭100。鉆柱與PDC鉆頭100連接并帶動PDC鉆頭100旋轉(zhuǎn)，進而對地層進行切削。本實施例中，轉(zhuǎn)盤、水龍頭、鉆柱為本技術(shù)領(lǐng)域通用設(shè)備，本實用新型對其結(jié)構(gòu)不做限定。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。