火山巖用鉆頭的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及深井火山巖地層破巖技術領域，特別涉及一種火山巖用鉆頭。
【背景技術】
[0002]國內油田深井、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等特點，致使鉆進機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，但是就現有技術來看，上述兩種鉆頭在鉆進火山巖等研磨性高的地層時，易出現難以吃入地層、機械鉆速低的問題。塔里木盆地麥蓋提地區二疊系火山巖發育，地層研磨性高、可鉆性差、井壁易失穩垮塌，因此，急需一種抗研磨性好、鉆進速度快、安全性能高的火山巖用鉆頭。
【發明內容】
[0003]針對上述的問題，本發明提出了一種火山巖用鉆頭，采用這種火山巖用鉆頭鉆進時研磨性好、鉆進速度快，由此縮短鉆進工作的周期。
[0004]本發明提出了一種火山巖用鉆頭，包括:胎體，其設置有多個刀翼，刀翼自胎體的頭部沿胎體的外側延伸至胎體的尾部；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造為層狀的孕鑲切削塊，當鉆頭旋轉鉆進時，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置了能夠切削巖石的孕鑲切削塊，鉆頭進入井底開始鉆進工作時，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的速度，由此縮短了鉆進工作的周期。
[0006]在一個實施例中，孕鑲切削塊包括設置于其表層的表鑲工作層，表鑲工作層設置有天然金剛石。由此提高刀翼冠部的抗研磨性以及鉆進速度。
[0007]在一個實施例中，孕鑲切削塊還包括孕鑲工作層，孕鑲工作層設置于表鑲工作層的內側，孕鑲工作層中設置有人造金剛石單晶體。鉆頭在鉆進過程中，當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置三排齒，其中三排齒中的一排包括3個PDC復合片，三排齒中的另兩排包括2個PDC復合片。由于PDC復合片具有耐磨性高、抗沖擊韌性好的特點，胎體頭部的中心處非干涉式偏心設置三排齒，避免了由于胎體頭部的中心處轉速低、線速度慢而導致的該中心處先行磨損的問題。
[0014]在一個實施例中，PDC復合片的直徑為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。從而提高鉆頭鉆進的效率。
[0016]在一個實施例中，胎體設置有6個刀翼組，每個刀翼組包括間隔設置的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。設置6個刀翼組，每個刀翼組包括2個刀翼，使得鉆頭的鉆進切削性能更優。
[0017]與現有技術相比，本發明的優點在于，刀翼冠部的孕鑲切削塊的設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、單只鉆頭的進尺以及鉆井效率，縮短鉆井周期，提高油氣田勘探開發進度。
【附圖說明】
[0018]在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發明進行更詳細的描述。其中:
[0019]圖1是根據本發明的火山巖用鉆頭的俯視圖；
[0020]圖2是根據本發明的火山巖用鉆頭的剖視圖。
[0021]在圖中，相同的構件由相同的附圖標記標示。附圖并未按照實際的比例繪制。
【具體實施方式】
[0022]下面將結合附圖對本發明做進一步說明。
[0023]本發明提供的火山巖用鉆頭包括胎體和鉆頭本體，胎體設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。下面將詳細地描述本發明的鉆頭及其部分。
[0024]如圖1和圖2所示，胎體3設置有多個刀翼4，刀翼4自胎體3的頭部沿胎體3的外側延伸至胎體3的尾部；胎體3設置在鉆頭本體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；其中刀翼4的冠部40包括構造為層狀的孕鑲切削塊401，當鉆頭旋轉鉆進時，孕鑲切削塊401磨削巖石。
[0025]在一個優選實施例中，孕鑲切削塊401包括設置于其表層的表鑲工作層，表鑲工作層設置有天然金剛石。由此提高刀翼4的冠部40的抗研磨性以及鉆進速度。
[0026]進一步地，孕鑲切削塊401還包括孕鑲工作層，孕鑲工作層設置于表鑲工作層的內側，孕鑲工作層中設置有人造金剛石單晶體。鉆