一种双级钻头的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及地质勘探钻具领域，具体涉及一种适用于硬地层和极硬地层钻进的双级钻头。
【背景技术】
[0002]PDC钻头是石油钻井行业常用的一种钻井工具。但是其目前无法在不均质硬地层使用，原因有以下几点:一是在不均质硬地层PDC钻头吃入地层困难；二是在不均质硬地层的钻进过程中切削齿磨损速度快；三是由于不均质强、硬度高，PDC钻头在破岩时扭矩过大，钻头在井底轴向、横向振动严重，切削齿非常规损伤严重，切削齿崩裂严重。现有的roc钻头的设计不合理，存在缺陷，各项性能不能兼顾，无法满足使用。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的问题是克服现有技术的不足，提供一种双级钻头。
[0004]本发明的一种双级钻头，包括领眼体和扩眼体，所述领眼体固定设于扩眼体上方，所述领眼体的最大外径小于扩眼体的最大外径，所述领眼体上设有若干个第一切削单元，扩眼体上设有若干个第二切削单元，所述第一切削单元和第二切削单元上分布有切削齿，所述相邻第一切削单元之间设有第一排肩槽，所述相邻第二切削单元之间设有第二排肩槽，所述第一排肩槽上设有领眼喷嘴，第二排肩槽上设有扩眼喷嘴。
[0005]作为本发明的进一步改进，所述领眼体为长内锥短抛形，所述领眼体I上设有五个第一切削单元。
[0006]作为本发明的进一步改进，所述扩眼体为平滑曲线形，所述扩眼体上设有五个第二切削单元。
[0007]作为本发明的进一步改进，所述第一切削单元和第二切削单元对应设置，所述对应设置的第一切削单元侧边和第二切削单元侧边之间形成偏转角Θ，所述偏转角θ=5-15°。优选为所述偏转角θ=10°
作为本发明的进一步改进，所述第一切削单元和第二切削单元上还设有若干个锥形齿。所述切削齿设于第一切削单元或第二切削单元的一侧边，所述锥形齿与相邻的两个切削齿形成空间三角形结构。
[0008]作为本发明的进一步改进，所述锥形齿的高度低于切削齿的高度0.5-1.5mm。优选为，所述锥形齿的高度低于切削齿的高度1.0_。
[0009]本发明与现有技术相比具有以下优点。
[0010](I)本发明设计合理，各个部件之间相互配合，使得本发明的产品适用性广，适于硬质底层的钻孔使用，减少切削齿的磨损。由于领眼体固定设于扩眼体上方，所述领眼体的最大外径小于扩眼体的最大外径，本发明的PDC钻头包括领眼和扩眼两部分，领眼体上设有若干个第一切削单元，扩眼体上设有若干个第二切削单元，第一切削单元和第二切削单元上分布有切削齿，通过领眼小钻头先期吃入地层释放围压，带动扩眼钻头高效吃入。由于第一排肩槽和第二排肩槽上设有喷嘴，用于冷却和携带岩肩脱离井底。
[0011](2)所述领眼体上设有五个第一切削单元，进一步的为长内锥短抛形，具有较强的攻击性，所述扩眼体上设有五个第二切削单元，扩眼钻头采用平滑曲线，提升钻头抗研磨性，领眼体与扩眼体的形状限定可以进一步降低钻头吃入地层的阻力，从而更易于在硬质底层的使用。申请人针对褐色、深灰色灰岩、泥质灰岩、浅灰色云岩、云质灰岩互层等不均质硬地层特点，结合钻头切削受力特点与磨损特点，进行了多次对比试验，从而确定适合硬且不均质地层的领眼体及扩眼体的外部形状。
[0012](3)由于第一切削单元和第二切削单元对应设置，所述对应设置的第一切削单元侧边和第二切削单元侧边之间形成偏转角Θ，侧边即为切削齿的刀翼部，从而增强了切削齿与井壁的空间接触，降低了扭矩，保护钻头从而增强钻头稳定性，且领眼体与扩眼体错落的切削的方式提高了切削效率。在各个角度设置的切削效果且保护切削齿的综合考虑下偏转角θ=5-15°，且在偏转角θ=10°时达到最好的效果。
[0013](4)由于第一切削单元和第二切削单元上还设有若干个锥形齿。采用锥形齿，将井下振动产生的能量转化为锥形齿破岩的冲击力，保护钻头，提升钻头钻进效率。由于切削齿设于第一切削单元或第二切削单元的一侧边，所述锥形齿与相邻的两个切削齿形成空间三角形结构，在钻进过程中，与切削齿形成空间三角形结构，增强钻头稳定性。由于锥形齿的高度低于切削齿的高度0.5-1.5_。锥形齿参与少量切削，进一步增强钻头的稳定性，优选的锥形齿的高度低于切削齿的高度1.0_。锥形齿的设置一方面有效的控制了钻头吃入岩石的能力，另一方面又达到了在切削齿磨损情况下增强了钻头攻击性的特点，从而保证了较长时间较快的机械钻速。
[0014](5)本发明的结构设计合理，可以增强钻头对难钻地层的吃入能力，减小复合片在冠顶、外锥处的磨损，从而延长了钻头的使用寿命，达到了减少钻井成本的目的。本发明的钻头主要用于硬地层和极硬地层，依靠小钻头易于钻进的优点达到随钻扩眼、快速钻进的目的。也可用于防斜打直，适用广。
【附图说明】
[0015]图1为本发明双级钻头的结构示意图。
[0016]图2为本发明双级钻头的俯视图。
[0017]图中:1-领眼体，2-扩眼体，3-第一切削单兀，4-第二切削单兀，5-切削齿，6_第一排肩槽，7-第二排肩槽，8-领眼喷嘴，9-扩眼喷嘴，10-锥形齿。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明做进一步的解释说明。
[0019]如图1-2所示，一种双级钻头，包括领眼体I和扩眼体2，领眼体I固定设于扩眼体2上方，领眼体I的最大外径大于等于扩眼体2的最大外径，领眼体I为长内锥短抛形，领眼体I上设有五个第一切削单元3。扩眼体2为平滑曲线形，扩眼体2上设有五个第二切削单元4。
[0020]第一切削单元3和第二切削单元4上分布有切削齿5，相邻第一切削单元3之间设有第一排肩槽6，相邻第二切削单元4之间设有第二排肩槽7，第一排肩槽6上设有领眼喷嘴8，第二排肩槽7上设有扩眼喷嘴9。
[0021]第一切削单元3和第二切削单元4对应设置，对应设置的第一切削单元3侧边和第二切削单元4侧边之间形成偏转角Θ，偏转角Θ =12°
第一切削单元3和第二切削单元4上还设有若干个锥形齿10。切削齿5设于第一切削单元3或第二切削单元4的一侧边，锥形齿10与相邻的两个切削齿5形成空间三角形结构。锥形齿10的高度低于切削齿5的高度1.0mm。
[0022]实施例1
双级钻头钻孔环境及进度:东北长岭营城组火成岩井下3260?3640m，进尺380m ; 双级钻头钻孔时间:纯钻时间78.5h,机械钻速4.84/h ;
上述数据表明，本发明的双级钻头，大幅度提高了机械钻速及钻头的使用寿命。
[0023]上述内容为本发明的示例及说明，但不意味着本发明可取得的优点受此限制，凡是本发明实践过程中可能对结构的简单变换、和/或一些实施方式中实现的优点的其中一个或多个均在本申请的保护范围内。
【主权项】
1.一种双级钻头，其特征在于:包括领眼体(I)和扩眼体(2)，所述领眼体(I)固定设于扩眼体(2)上方，所述领眼体(I)的最大外径小于扩眼体(2)的最大外径，所述领眼体(I)上设有若干个第一切削单元(3)，扩眼体上(2)设有若干个第二切削单元(4)，所述第一切削单元(3)和第二切削单元(4)上分布有切削齿(5)，所述相邻第一切削单元(3)之间设有第一排肩槽(6)，所述相邻第二切削单元(4)之间设有第二排肩槽(7)，所述第一排肩槽(6)上设有领眼喷嘴(8)，第二排肩槽(7)上设有扩眼喷嘴(9)。2.根据权利要求1所述的双级钻头，其特征在于:所述领眼体(I)冠部形状为长内锥短抛形，所述领眼体(I)上设有五个第一切削单元(3)。3.根据权利要求1所述的双级钻头，其特征在于:所述扩眼体(2)冠部形状为平滑曲线形，所述扩眼体(2 )上设有五个第二切削单元(4 )。4.根据权利要求1所述的双级钻头，其特征在于:所述第一切削单元(3)和第二切削单元(4)对应设置，所述对应设置的第一切削单元(3)侧边和第二切削单元(4)的侧边之间形成偏转角9，所述偏转角θ=5-15°。5.根据权利要求4所述的双级钻头，其特征在于:所述偏转角θ=10°。6.根据权利要求1所述的双级钻头，其特征在于:所述第一切削单元(3)和第二切削单元(4 )上还设有若干个锥形齿(10 )。7.根据权利要求6所述的双级钻头，其特征在于:所述切削齿(5)设于第一切削单元(3)或第二切削单元(4)的一侧边，所述锥形齿(10)与相邻的两个切削齿(5)形成空间三角形结构。8.根据权利要求6所述的双级钻头，其特征在于:所述锥形齿(10)的高度低于切削齿(5)白勺高度 0.5-1.5mmο9.根据权利要求6所述的双级钻头，其特征在于:所述锥形齿(10)的高度低于切削齿(5)的高度1.0_。
【专利摘要】本发明公开了一种双级钻头，包括领眼体（1）和扩眼体（2），所述领眼体（1）固定设于扩眼体（2）上方，所述领眼体（1）的最大外径小于扩眼体（2）的最大外径，领眼体（1）上设有若干个第一切削单元（3），扩眼体上（2）设有若干个第二切削单元（4），所述第一切削单元（3）和第二切削单元（4）上分布有切削齿（5），所述相邻第一切削单元（3）之间设有第一排屑槽（6），所述相邻第二切削单元（4）之间设有第二排屑槽（7），第一排屑槽（6）上设有领眼喷嘴（8），第二排屑槽（7）上设有扩眼喷嘴（9）。本发明设计合理，上下部件共同作用于井壁岩层，产品适用于硬质地层的钻进作业，钻头的吃入能力及外锥的抗研磨性能突出。
【IPC分类】E21B10/43, E21B10/60, E21B10/26
【公开号】CN105064921
【申请号】CN201510495057
【发明人】黄文岩, 刁建波, 周斌, 乔威
【申请人】泰州市宝锐石油设备制造有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月13日