一种适用于含砾地层钻进的PDC钻头
技术领域
本实用新型涉及钻头技术领域，具体而言，涉及一种适用于含砾地层钻进的PDC钻头。
背景技术
在我国渤海的石油钻井作业中，使用PDC钻头能够在可钻性较好的地层中获得比牙轮钻头更高的钻井效率，但是如钻遇含砾岩性等可钻性较差的地层，砾石不仅会对PDC切削齿造成较严重的损伤，还会严重影响PDC钻头的机械钻速，降低了PDC钻头的钻井效率，如果再未能钻穿含砾岩段地层，钻头就损伤严重，则需要起钻更换钻头，不仅增加了钻井周期和成本，还增加了施工风险。
实用新型内容
本实用新型的目的包括提供一种适用于含砾地层钻进的PDC钻头，其保证钻井效率的同时，通过后排布置抗冲击性更好的异型齿，保证在含砾地层中钻头的抗冲击能力，兼顾钻头在含砾地层中的机械钻速和使用寿命。
本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：
一种适用于含砾地层钻进的PDC钻头，包括钻头本体和固定设置于钻头本体上的若干刀翼，刀翼均设有位于前排的平面切削齿，以及位于后排的异形三戟切削齿。
发明人发现，在对中、软地层如油田进行PDC钻头钻井时，长遇含砾岩性等可钻性较差的地层，不仅会对PDC切削齿造成较严重的损伤，还会严重影响PDC钻头的机械钻速，降低了PDC钻头的钻井效率，甚至严重损伤钻头。
据此发明人发明了一种适用于含砾地层钻进的PDC钻头，其刀翼设有前排的平面切削齿以及后排的异形三戟切削齿，后排采用的抗冲击能力更好的异型齿与前排齿同轨布置的方式，能够在前排齿在含砾地层中失效后继续为钻头提供切削能力，从而有效地提高钻头在含砾地层中的钻进效率及使用寿命。
优选地，平面切削齿包括第一平面切削齿和第二平面切削齿混合布置，第一平面切削齿与第二平面切削齿两者的直径选用相异。
优选地，第一平面切削齿直径选用13-16mm，第二平面切削齿直径选用16-19mm。
优选地，第一平面切削齿与第二平面切削齿混合布置于整个钻头冠面或任意的冠面局部区域。
优选地，第一平面切削齿和第二平面切削齿的布齿设计出刃高度相同。
优选地，第一平面切削齿的后倾角为18-30°，第二平面切削齿的后倾角为20-26°，异形三戟切削齿的后倾角为23-26°。
优选地，异形三戟切削齿在刀翼上的出刃高度比平面切削齿的出刃高度低1-2mm。
优选地，异形三戟切削齿选用直径16-19mm。
优选地，相邻两刀翼之间设置有排屑槽，排屑槽中设置有若干喷嘴。
本实用新型实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：前排的平面切削齿以及后排的异形三戟切削齿的设计，后排布置抗冲击性更好的异型齿，保证在含砾地层中钻头的抗冲击能力，兼顾钻头在含砾地层中的机械钻速和使用寿命，解决目前砾径不大、含量较低、高岭土-泥质胶结的含砾地层中运用常规PDC钻头钻进时钻进效率低、切削齿崩损严重、使用寿命短、不能钻穿底砾岩地层的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本实用新型实施例提供适用于含砾地层钻进的PDC钻头的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供适用于含砾地层钻进的PDC钻头中异形三戟切削齿的结构示意图。
图标：1-钻头本体，2-刀翼，3-第一平面切削齿，4-第二平面切削齿，5-异形三戟切削齿，6-喷嘴，7-排屑槽。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
请参照图1和图2，提供了一种适用于含砾地层钻进的PDC钻头。该PDC钻头包括钻头本体(1)和固定设置于钻头本体(1)上的若干刀翼(2)，刀翼(2)均设有位于前排的平面切削齿，以及位于后排的异形三戟切削齿(5)。
其中，前排的平面切削齿为主切削齿，采用全覆盖井底设计。后排的异形三戟切削齿(5)为副切削齿，采用局部覆盖井底设计。
其中，前排的平面切削齿可选用大小尺寸不同的多种平面切削齿，以能够获得更高的适应性特点，并且能够在高岭土-泥质胶结地层中获得比常规PDC钻头更高的钻进效率，保证在底砾岩上部可钻性好的地层中的机械钻速。
本实施例中，前排的平面切削齿采用第一平面切削齿(3)和第二平面切削齿(4)，并进行混合布置。第一平面切削齿(3)与第二平面切削齿(4)两者的直径选用相异。
第一平面切削齿(3)直径选用13-16mm，第二平面切削齿(4)直径选用16-19mm。后排的异形三戟切削齿(5)直径为同一尺寸，可选用16-19mm。
优选地，第一平面切削齿(3)选择16mm，第二平面切削齿(4)选择19mm，并进行混合布置，后排的异形三戟切削齿(5)可选用16mm，异形三戟切削齿(5)在刀翼(2)上的出刃高度比平面切削齿的出刃高度低1-2mm，还可选为0.5-2mm。
其中，第一平面切削齿(3)和第二平面切削齿(4)可采用混合布齿、两种切削齿以相同的出刃高度的方式交错布置的方式。
其中，第一平面切削齿(3)与第二平面切削齿(4)混合布置于整个钻头冠面或任意的冠面局部区域。
其中，适用于含砾地层钻进的PDC钻头于相邻两刀翼(2)之间设置有排屑槽(7)，排屑槽(7)中设置有若干喷嘴(6)。
其中，第一平面切削齿(3)的后倾角为18-30°，第二平面切削齿(4)的后倾角为20-26°，异形三戟切削齿(5)的后倾角为23-26°，设置较佳，有利于切削，保证钻井效率。
本实用新型实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：对刀翼(2)上的前排的平面切削齿采用了大小齿混合布齿的方式，能够提高钻头切削效率，增加钻头稳定性；后排采用的抗冲击能力更好的异型齿与前排齿同轨布置的方式，能够在前排齿在含砾地层中失效后，继续为钻头提供切削能力，因此能够有效的提高钻头在含砾地层中的钻进效率及使用寿命，解决目前砾径不大、含量较低、高岭土-泥质胶结的含砾地层中运用常规PDC钻头钻进时钻进效率低、切削齿崩损严重、使用寿命短、不能钻穿底砾岩地层的技术问题。
以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
