一种石油天然气钻井钻头的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种石油天然气钻井钻头，其特征在于：在钻头体上设有三个长刀翼和三个短刀翼及喷嘴，长刀翼和短刀翼在钻头周向上相互隔开，在长刀翼和短刀翼上设有大直径的切削齿和小直径的切削齿，长刀翼上大直径的切削齿设置在钻头中心部位，小直径的切削齿设置在钻头刀翼后半部分，短刀翼上的小直径切削齿设置在钻头中心部位，大直径的切削齿设置在钻头刀翼后半部分，大直径的切削齿的厚度为16mm、后倾角为15度、出露高度为8mm，小直径切削齿的厚度为13mm、后倾角为19度、出露高度为5mm。本实用新型能够以高转数和高钻压地钻进，钻头钻进平稳，在含有砾岩和硬夹层的地质条件下，能取得较高的总进尺，提高了钻进过程的机械钻速。
【专利说明】 一种石油天然气钻井钻头
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种石油天然气钻井钻头。
【背景技术】
[0002]目前，国内用于石油天然气钻井的钻头，传统使用的是一种多级切削金刚石钻头。它包括钻头体、大直径金刚石切削齿、小直径金刚石切削齿及喷嘴组成。长刀翼为大直径金刚石切削齿放在钻头中心部位，小直径金刚石切削齿放在钻头刀翼后半部分；短刀翼为小直径金刚石切削齿放在钻头中心部位，大直径金刚石切削齿放在钻头刀翼后半部分；采用高密度布齿，但能完全覆盖井底。大直径金刚石切削齿和小直径金刚石切削齿露出高度交叉高低不一致，形成钻头中心稳定的一级二级三级四级的切削。这种金刚石钻头在钻均质的软中硬地层时，钻进初期，参与切削地层的大直径金刚石切削齿，由于布齿露齿高度较高，机械钻速很高。当钻头使用到中后期，小直径金刚石切削齿也参与切削地层，加上短刀翼大直径金刚石切削齿放在钻头刀翼后半部分，也参与切削地层；形成切削齿交叉高低不一致的破岩。由于传统钻头设计的缺陷，在钻进软硬交错、砾岩及不均质地层的情况下，大直径金刚石切削齿，由于布齿露齿高度较高，常常发生复合片层脱落和碎裂，失去切削能力。小直径金刚石切削齿，由于布齿露齿高度有限，从而增大了承压面积，使得金刚石切削齿早期损坏，降低了机械钻速。
【发明内容】
[0003]本实用新型克服了上述存在的缺陷，目的是为解决钻井钻头能够在软硬夹层、砾岩的地层中有效地钻进，提供了一种石油天然气钻井钻头。
[0004]本实用新型石油天然气钻井钻头内容简述:
[0005]本实用新型石油天然气钻井钻头，其特征在于:是由钻头体、短刀翼、长刀翼和喷嘴组成，在钻头体上设有三个长刀翼和三个短刀翼及喷嘴，长刀翼和短刀翼在钻头周向上相互隔开，在长刀翼和短刀翼上设有大直径的切削齿和小直径的切削齿，长刀翼上大直径的切削齿设置在钻头中心部位，小直径的切削齿设置在钻头刀翼后半部分，短刀翼上的小直径切削齿设置在钻头中心部位，大直径的切削齿设置在钻头刀翼后半部分，大直径的切肖IJ齿的厚度为16mm、后倾角δ I为15度、出露高度H I为8mm，小直径切削齿的厚度为13mm、后倾角δ 2为19度、出露高度H 2为5mm。
[0006]本实用新型能够以高转数和高钻压地钻进，钻头钻进平稳，在含有砾岩和硬夹层的地质条件下，能取得较高的总进尺，提高了钻进过程的机械钻速。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是石油天然气钻井钻头结构示意图；
[0008]图2是图1的B-B剖面图；
[0009]图中:1是钻头体、2是短刀翼、3是长刀翼、4是喷嘴。【具体实施方式】
[0010]本实用新型石油天然气钻井钻头是这样实现的，下面结合附图做具体说明。见图1、图2，石油天然气钻井钻头，是由:钻头体1、短刀翼2、长刀翼3和喷嘴4组成，在钻头体I上设有三个长刀翼3和三个短刀翼2及喷嘴4，长刀翼3和短刀翼2在钻头周向上相互隔开，在长刀翼3和短刀翼2上设有大直径的切削齿和小直径的切削齿，长刀翼3上大直径的切削齿设置在钻头中心部位，小直径的切削齿设置在钻头刀翼后半部分，短刀翼2上的小直径切削齿设置在钻头中心部位，大直径的切削齿设置在钻头刀翼后半部分，大直径的切削齿的厚度为16mm、后倾角δ I为15度、出露高度H I为8mm，小直径切削齿的厚度为13mm、后倾角δ 2为19度、出露高度H 2为5mm。
[0011]本实用新型石油天然气钻井钻头在软硬交错地层，甚至在含有砾岩的地层中钻进时，由于大直径的切削齿出露高度Hl大于小直径切削齿的出露高度H2，所以在钻进的初期，仅有大直径的切削齿参与切削地层，而小直径的切削齿不参与切削地层，又因为大直径的切削齿的排布密度很小，因而在实际正常范围的钻压的情况下，大直径的切削齿能够很容易的吃入地层，可以获得高的机械钻速。由于大直径的切削齿的厚度和后倾角al都较小，所以它自身的硬质合金衬垫的抗冲击能力也较小，因此在钻进过程中，长刀翼3大直径的切削齿设置钻头中心部位，小直径的切削齿设置在钻头刀翼后半部分；短刀翼2上的小直径的切削齿设置在钻头中心部位，大直径的切削齿设置在钻头刀翼后半部分。通过大直径的切削齿的厚度为16mm、后倾角δ I为15度、出露高度H I为8mm ;小直径切削齿的厚度为13mm、后倾角δ 2为19度、出露高度H 2为5mm，施行高低不平和大小交错的布齿方式。
[0012]本实用新型石油天然气钻井钻头，在软硬交错地层，甚至在含有砾岩的地层中钻进时，由于大直径的切削齿出露高度大于小直径的切削齿的出露高度，所以在钻进的初期，仅有大直径的切削齿切削地层，又因为大直径的切削齿的排布密度很小，因此可以获得高的机械钻速。由于大直径的切削齿的厚度和后倾角都较小，所以硬质合金衬垫的抗冲击能力也小，因此在钻进过程中，参与切削的大直径的切削齿的损坏方式将是金刚石层和硬质合金衬垫一起整体折断或脱落，从而解决了由于金刚石层损坏，大直径的切削齿失去切削能力时，硬质合金衬垫仍然存在而增大撑压面积的问题。所以在钻进后期，小直径的切削齿参与切削时，本实用新型的钻头仍然能够以高比压有效地钻进，取得高的机械钻速。
【权利要求】
1.一种石油天然气钻井钻头，其特征在于:是由钻头体(I)、短刀翼(2)、长刀翼(3)和喷嘴(4)组成，在钻头体(I)上设有三个长刀翼(3)和三个短刀翼(2)及喷嘴(4)，长刀翼(3)和短刀翼(2)在钻头周向上相互隔开，在长刀翼(3)和短刀翼(2)上设有大直径的切削齿和小直径的切削齿，长刀翼(3 )上大直径的切削齿设置在钻头中心部位，小直径的切削齿设置在钻头刀翼后半部分，短刀翼(2)上的小直径切削齿设置在钻头中心部位，大直径的切削齿设置在钻头刀翼后半部分，大直径的切削齿的厚度为16_、后倾角δ I为15度、出露高度H I为8臟，小直径切削齿的厚度为13mm、后倾角δ2为19度、出露高度H 2为5mm。
【文档编号】E21B10/60GK203441373SQ201320518798
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年8月24日 优先权日:2013年8月24日
【发明者】孙志健, 姜立民, 魏剑锋 申请人:沈阳中油天宝（集团）鞍山钻头有限公司