火山巖用鉆頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及深井火山巖地層破巖技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種火山巖用鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]國內(nèi)油田深井、超深井中深部地層普遍存在研磨性高、硬度大、可鉆性差以及井壁失穩(wěn)等特點，致使鉆進(jìn)機(jī)械在該類地層中的鉆速低，鉆井周期長。FlDC(Pc)IycrystallineDiamond Compact)鉆頭和孕鑲金剛石鉆頭是兩種不同的自銳性鉆頭,前者以切削破巖方式為主；后者以微剪切和研磨聯(lián)合作用方式破碎巖石，通常與高速渦輪動力鉆具配合使用，但是就現(xiàn)有技術(shù)來看，上述兩種鉆頭在鉆進(jìn)火山巖等研磨性高的地層時，易出現(xiàn)難以吃入地層、機(jī)械鉆速低的問題。塔里木盆地麥蓋提地區(qū)二疊系火山巖發(fā)育，地層研磨性高、可鉆性差、井壁易失穩(wěn)垮塌，因此，急需一種抗研磨性好、鉆進(jìn)速度快、安全性能高的火山巖用鉆頭。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述的問題，本發(fā)明提出了一種火山巖用鉆頭，采用這種火山巖用鉆頭鉆進(jìn)時研磨性好、鉆進(jìn)速度快，由此縮短鉆進(jìn)工作的周期。
[0004]本發(fā)明提出了一種火山巖用鉆頭，包括:胎體，其設(shè)置有多個刀翼，刀翼自胎體的頭部沿胎體的外側(cè)延伸至胎體的尾部；鉆頭本體，胎體固著于鉆頭本體的頭部，并且鉆頭本體的尾部能夠連接至鉆桿；其中刀翼的冠部包括構(gòu)造為層狀的孕鑲切削塊，當(dāng)鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時，孕鑲切削塊磨削巖石。
[0005]由此可以看出，由于該火山巖用鉆頭的刀翼上設(shè)置了能夠切削巖石的孕鑲切削塊，鉆頭進(jìn)入井底開始鉆進(jìn)工作時，首先呈層狀的孕鑲切削塊磨削破碎巖石，另外孕鑲切削塊增加了鉆頭的工作厚度，而鉆頭與井底接觸時的工作面積減少了，有效提高了鉆頭破巖的效率和鉆頭鉆進(jìn)的速度，由此縮短了鉆進(jìn)工作的周期。
[0006]在一個實施例中，孕鑲切削塊包括設(shè)置于其表層的表鑲工作層，表鑲工作層設(shè)置有天然金剛石。由此提高刀翼冠部的抗研磨性以及鉆進(jìn)速度。
[0007]在一個實施例中，孕鑲切削塊還包括孕鑲工作層，孕鑲工作層設(shè)置于表鑲工作層的內(nèi)側(cè)，孕鑲工作層中設(shè)置有人造金剛石單晶體。鉆頭在鉆進(jìn)過程中，當(dāng)表鑲工作層的天然金剛石消耗完后，再利用刀翼的孕鑲工作層繼續(xù)工作，以此提高鉆頭的使用壽命。
[0008]在一個實施例中，天然金剛石的粒度為8-10粒/克拉，人造金剛石單晶體的粒度為20-40目。天然金剛石和人造金剛石單晶體的粒度采用上述粒度可以在節(jié)省成本的同時有效地研磨巖石。
[0009]在一個實施例中,胎體的組分包括稀土元素。胎體中添加了稀土元素,使得鉆頭的抗彎強(qiáng)度提高30% -50%，硬度提高10% -15%。
[0010]在一個實施例中，孕鑲切削塊的工作厚度為20-30mm。由此在考慮成本的情況下提高鉆頭的壽命。
[0011]在一個實施例中，刀翼還包括保徑部，保徑部自刀翼的冠部沿所述胎體的外側(cè)延伸，其中保徑部沿鉆頭軸線方向的長度不小于90_，由于保徑部具有劃眼和倒劃眼的作用，刀翼的保徑部采用上述尺寸使得刀翼的保徑效果越好，提高鉆井效果。
[0012]在一個實施例中，胎體的頭部設(shè)置有6-10個水眼,并且水眼的直徑為6_15mm。由此及時沖洗切削下來的巖石并且及時為連續(xù)工作的鉆頭冷卻降溫。
[0013]在一個實施例中，胎體頭部的中心處非干涉式偏心設(shè)置三排齒，其中三排齒中的一排包括3個PDC復(fù)合片，三排齒中的另兩排包括2個PDC復(fù)合片。由于PDC復(fù)合片具有耐磨性高、抗沖擊韌性好的特點，胎體頭部的中心處非干涉式偏心設(shè)置三排齒，避免了由于胎體頭部的中心處轉(zhuǎn)速低、線速度慢而導(dǎo)致的該中心處先行磨損的問題。
[0014]在一個實施例中，PDC復(fù)合片的直徑為9_15mm。由此利于巖石的切削。
[0015]在一個實施例中，三排齒所在的以胎體頭部的中心點為圓心的切削圓直徑為30-100mm。從而提高鉆頭鉆進(jìn)的效率。
[0016]在一個實施例中，胎體設(shè)置有6個刀翼組，每個刀翼組包括間隔設(shè)置的2個刀翼，2個刀翼中任一個自切削圓弧呈放射狀延伸至胎體頭部的周緣，并且相鄰的2個刀翼組之間設(shè)置有流道槽，流道槽自切削圓呈放射狀延伸至胎體頭部的周緣。由于流道槽呈放射狀，增加流道槽的面積，利于鉆頭的及時冷卻和排屑，同時巖塊卡持在流道槽中。設(shè)置6個刀翼組，每個刀翼組包括2個刀翼，使得鉆頭的鉆進(jìn)切削性能更優(yōu)。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于，刀翼冠部的孕鑲切削塊的設(shè)置使得鉆頭與井底接觸時的工作面積減少，胎體和孕鑲切削塊的強(qiáng)度增加，可承受較大的鉆壓和扭矩，使得鉆頭可以與中高速螺桿配合使用，由此提高了鉆頭的通用性，降低了鉆井工作的成本，提高了鉆頭的鉆速、單只鉆頭的進(jìn)尺以及鉆井效率，縮短鉆井周期，提高油氣田勘探開發(fā)進(jìn)度。
【附圖說明】
[0018]在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。其中:
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明的火山巖用鉆頭的俯視圖；
[0020]圖2是根據(jù)本發(fā)明的火山巖用鉆頭的剖視圖。
[0021]在圖中，相同的構(gòu)件由相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示。附圖并未按照實際的比例繪制。
【具體實施方式】
[0022]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0023]本發(fā)明提供的火山巖用鉆頭包括胎體和鉆頭本體，胎體設(shè)置在鉆頭本體的頭部，該鉆頭本體用于將鉆頭連接到鉆桿上。下面將詳細(xì)地描述本發(fā)明的鉆頭及其部分。
[0024]如圖1和圖2所示，胎體3設(shè)置有多個刀翼4，刀翼4自胎體3的頭部沿胎體3的外側(cè)延伸至胎體3的尾部；胎體3設(shè)置在鉆頭本體7的頭部，鉆頭本體7的尾部能夠連接到鉆桿上，由此鉆桿可以帶動鉆頭旋轉(zhuǎn)；其中刀翼4的冠部40包括構(gòu)造為層狀的孕鑲切削塊401，當(dāng)鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時，孕鑲切削塊401磨削巖石。
[0025]在一個優(yōu)選實施例中，孕鑲切削塊401包括設(shè)置于其表層的表鑲工作層，表鑲工作層設(shè)置有天然金剛石。由此提高刀翼4的冠部40的抗研磨性以及鉆進(jìn)速度。
[0026]進(jìn)一步地，孕鑲切削塊401還包括孕鑲工作層，孕鑲工作層設(shè)置于表鑲工作層的內(nèi)側(cè)，孕鑲工作層中設(shè)置有人造金剛石單晶體。鉆