本實(shí)用新型涉及一種鉆頭，具體是一種脊形齒結(jié)構(gòu)PDC鉆頭。

背景技術(shù)：

PDC(聚晶金剛石復(fù)合片)鉆頭是石油天然氣開發(fā)鉆井的重要工具。性能良好的PDC鉆頭能夠獲得高的機(jī)械鉆速、長的進(jìn)尺及良好的可控性，從而大幅降低鉆井綜合成本。而鉆頭的性能很大程度上又是由切削齒性能決定的。

目前使用的常規(guī)切削齒的工作面通常為平面結(jié)構(gòu)。鉆井過程中，在鉆壓和扭矩的雙重作用下，鉆頭鉆入并刮切地層，這種破巖機(jī)理在抗壓強(qiáng)度低的軟地層中具有很高的速度優(yōu)勢，但是在抗壓強(qiáng)度高的硬地層應(yīng)用中，常規(guī)切削齒難以鉆入地層，同時(shí)在高的轉(zhuǎn)速條件下，常規(guī)切削齒與硬地層反復(fù)沖擊所產(chǎn)生的高的沖擊載荷很容易導(dǎo)致其崩損失效；在易水化分解的泥頁巖鉆進(jìn)中，巖屑排出效率低，易在常規(guī)切削齒工作面積聚壓實(shí)，導(dǎo)致鉆頭泥包；同時(shí)，在定向造斜應(yīng)用中，常規(guī)切削齒刮切破巖的工作機(jī)理使得鉆具承受更高的反扭矩，易導(dǎo)致定向造斜工具面失穩(wěn)。采用常規(guī)切削齒的PDC鉆頭在實(shí)鉆應(yīng)用中的這些短板制約了PDC鉆頭的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種脊形齒結(jié)構(gòu)PDC鉆頭，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：

一種脊形齒結(jié)構(gòu)PDC鉆頭，包括接頭、基體、噴嘴、脊形齒、常規(guī)切削齒、刀翼和保徑塊，所述接頭上設(shè)有基體，基體上設(shè)有多個(gè)刀翼，刀翼的底部設(shè)有保徑塊，相鄰的所述刀翼之間設(shè)有噴嘴；所述刀翼的內(nèi)錐部上設(shè)有脊形齒，脊形齒的表面設(shè)有脊?fàn)钔蛊?，常?guī)切削齒設(shè)置于刀翼的鼻部和外肩部，每個(gè)刀翼的主動(dòng)保徑部位至少布置一顆常規(guī)切削齒。

作為本實(shí)用新型進(jìn)一步的方案：所述脊形齒布置于刀翼的鼻部，常規(guī)切削齒布置于刀翼的內(nèi)錐部和外肩部。

作為本實(shí)用新型再進(jìn)一步的方案：脊形齒布置于刀翼的外肩部，常規(guī)切削齒布置于刀翼的內(nèi)錐部和鼻部。

作為本實(shí)用新型再進(jìn)一步的方案：脊形齒布置于刀翼的內(nèi)錐部、鼻部和外肩部。

作為本實(shí)用新型再進(jìn)一步的方案：脊形齒與常規(guī)切削齒交替布置于刀翼的內(nèi)錐部、鼻部和外肩部，且脊形齒的齒頂與常規(guī)切削齒的齒頂?shù)雀摺?/p>

作為本實(shí)用新型再進(jìn)一步的方案：脊形齒與常規(guī)切削齒交替布置于刀翼的內(nèi)錐部、鼻部和外肩部，且脊形齒的齒頂高于常規(guī)切削齒的齒頂。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：脊形齒的工作面呈脊?fàn)钔蛊穑兄趶囊韵路矫嫣嵘@頭的使用性能：(1)脊形齒與地層的接觸面積更小，在相同的鉆壓條件下相比常規(guī)切削齒更加容易鉆入地層，提高了鉆頭的攻擊性；

(2)脊形齒對地層兼有犁削與刮切作用，相同的扭矩條件下在切削刃部位更易產(chǎn)生應(yīng)力集中，提高了鉆頭的破巖效率；

(3)脊形齒的側(cè)面與其前進(jìn)方向自然形成一定的后傾角度，使得破碎掉的巖屑更容易向切削齒兩側(cè)排出，避免了巖屑在切削齒工作面的積聚和壓實(shí)，鉆頭的機(jī)械鉆速和防泥包能力得到提升；

(4)脊形齒產(chǎn)生的高的破巖應(yīng)力使其破碎等體積巖石所需的鉆壓和扭矩比常規(guī)切削齒更小，減少了鉆具所承受的反扭矩，提高了鉆頭在定向鉆進(jìn)中的工具面穩(wěn)定性；

(5)脊形結(jié)構(gòu)使得切削齒具有更厚的金剛石層厚度，提高了切削齒的抗沖擊性能，有利于使齒保持長時(shí)間的鋒利狀態(tài)，提高了鉆頭的使用壽命和機(jī)械鉆速。

附圖說明

圖1為一種脊形齒結(jié)構(gòu)PDC鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為鉆頭內(nèi)錐部位布置脊形齒的示意圖。

圖3是鉆頭鼻部布置脊形齒的示意圖。

圖4為鉆頭外肩部布置脊形齒的示意圖。

圖5為鉆頭內(nèi)錐、鼻部、外肩部布置脊形齒的示意圖。

圖6為脊形齒與常規(guī)切削齒間隔布置且二者齒頂?shù)雀叩牟箭X示意圖。

圖7為脊形齒與常規(guī)切削齒間隔布置且二者齒頂不等高的布齒示意圖。

圖中：1-接頭、2-基體、3-噴嘴、4-脊形齒、5-常規(guī)切削齒、6-刀翼、7-保徑塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本專利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。

請參閱圖1-2，一種脊形齒結(jié)構(gòu)PDC鉆頭，包括接頭1、基體2、噴嘴3、脊形齒4、常規(guī)切削齒5、刀翼6和保徑塊7，所述接頭1上設(shè)有基體2，基體2上設(shè)有多個(gè)刀翼6，刀翼6的底部設(shè)有保徑塊7，相鄰的所述刀翼6之間設(shè)有噴嘴3；所述刀翼6的內(nèi)錐部上設(shè)有脊形齒4，常規(guī)切削齒5設(shè)置與刀翼6的鼻部和外肩部，脊形齒4的表面為脊?fàn)钔蛊?，脊形齒4與地層的接觸面積更小，在相同的鉆壓條件下相比常規(guī)切削齒更加容易鉆入地層，提高了鉆頭的攻擊性；每個(gè)刀翼6的主動(dòng)保徑部位至少布置一顆常規(guī)切削齒5以修刮井壁，保證井眼質(zhì)量。

請參閱圖3，所述脊形齒4布置于刀翼6的鼻部，常規(guī)切削齒5布置于刀翼6的內(nèi)錐部和外肩部。

請參閱圖4，脊形齒4布置于刀翼6的外肩部，常規(guī)切削齒5布置于刀翼6的內(nèi)錐部和鼻部。

請參閱圖5，脊形齒4布置于刀翼6的內(nèi)錐部、鼻部和外肩部。

請參閱圖6，脊形齒4與常規(guī)切削齒5交替布置于刀翼6的內(nèi)錐部、鼻部和外肩部，且脊形齒4的齒頂與常規(guī)切削齒5的齒頂?shù)雀摺?/p>

請參閱圖7，脊形齒4與常規(guī)切削齒5交替布置于刀翼6的內(nèi)錐部、鼻部和外肩部，且脊形齒4的齒頂高于常規(guī)切削齒5的齒頂，鉆頭設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)不同的地層巖性、鉆具組合、鉆井參數(shù)等優(yōu)選不同的脊形齒配置方式，以使鉆頭的使用壽命、機(jī)械鉆速、導(dǎo)向能力等綜合性能達(dá)到最優(yōu)。

面對本專利的較佳實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本專利并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下做出各種變化。