專利名稱：鑲裝切深控制元件的pdc鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種石油天然氣鉆井鉆頭，尤其是鑲裝切深控制元件 的一種PDC鉆頭。
背景技術(shù)：
在石油天然氣鉆井中，牙輪鉆頭配合導(dǎo)向馬達鉆進，扭矩小而平穩(wěn)， 可以獲得良好的工具面控制，但遺憾的是牙輪鉆頭一般沒有足夠長的使用 壽命連續(xù)鉆完同一個尺寸的井眼段；而標(biāo)準(zhǔn)PDC鉆頭配合導(dǎo)向馬達鉆進非 常困難，常常會出現(xiàn)工具面難以控制和馬達失速的問題，這是由于反扭矩 太大引起的。為解決這個問題，人們曾經(jīng)在PDC鉆頭上鑲裝大后傾角、大 倒角的PDC切削齒，但效果不理想，在鉆軟地層時對于工具面的控制來講 PDC切削齒切入地層仍然很深，反扭矩仍然很大，而鉆硬地層時機械鉆速 又很慢。后來人們開始在PDC切削齒后面鑲裝切深控制元件，降低了 PDC 切削齒切入地層的能力，基本解決了滑動定向鉆進時反扭矩過大，導(dǎo)致工 具面難以控制以及馬達失速的問題，但由于切深控制元件的出露高度是一 定的，切深控制元件與PDC切削齒之間的高度差不能夠隨地層的不同而變 化，所以常常是采用轉(zhuǎn)盤和馬達復(fù)合鉆進時，切深控制元件的存在降低了 PDC鉆頭的機械鉆速。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述問題，本實用新型提供了一種PDC鉆頭，既能夠提供類 似于牙輪鉆頭那樣好的工具面控制，又能夠保持標(biāo)準(zhǔn)PDC鉆頭機械鉆速高 的優(yōu)點。本實用新型的目的就是為石油天然氣鉆井提供一種鑲裝切深控制 元件的PDC鉆頭。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的鑲裝切深控制元件的PDC鉆頭主要 包括鉆頭體、PDC切削齒、切深控制元件和水眼，切深控制元件布置在PDC 切削齒的后面，出露高度低于PDC切削齒；切深控制元件通過螺紋和鉆頭
體連接，壓縮彈簧的一端固定在鉆頭體上的螺紋盲孔底部，另一端頂住切 深控制元件的下部；切深控制元件的材質(zhì)可以是人造聚晶金剛石復(fù)合片、 天然金剛石孕鑲柱或人造聚晶金剛石孕鑲柱。
本實用新型的鑲裝切深控制元件的PDC鉆頭，在入井前，可以根據(jù)地
層物性、施加在鉆頭上的鉆壓和對PDC切削齒切入地層深度的要求，將切 深控制元件的出露調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)母叨?，對PDC切削齒切入地層的深度限定 最大值，因此，不僅在滑動定向鉆進時不會發(fā)生因反扭矩過大而導(dǎo)致工具 面難以控制和馬達失速的問題，而且在采用轉(zhuǎn)盤和馬達復(fù)合鉆進時，能夠 取得像標(biāo)準(zhǔn)PDC鉆頭那樣高的機械鉆速。
本實用新型將通過具體實施方式
結(jié)合附圖加以說明。


圖1是本實用新型鑲裝切深控制元件的PDC鉆頭一個具體實施方式
的 基本結(jié)構(gòu)示意圖2是本實用新型鑲裝切深控制元件的PDC鉆頭一個具體實施方式
的 A-A局部剖視圖。
具體實施方式
參照圖1和圖2的鑲裝切深控制元件3的PDC鉆頭，主要包括鉆頭體1、 PDC切削齒2、切深控制元件3、水眼4、壓縮彈簧5和螺紋盲孔6，切深 控制元件3布置在PDC切削齒2的后面，出露高度低于PDC切削齒2;切 深控制元件3通過螺紋和鉆頭體1連接，壓縮彈簧5的一端固定在鉆頭體 1上的螺紋盲孔6底部，另一端頂住切深控制元件3的下部。
本實用新型參照圖1和圖2的鑲裝切深控制元件3的PDC鉆頭，在入 井前，可以根據(jù)地層物性、施加在鉆頭上的鉆壓和對PDC切削齒2切入地 層深度的要求，將切深控制元件3的出露調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)母叨?，對PDC切削 齒2切入地層的深度限定最大值。這樣，在滑動定向鉆進過程中鉆壓大到 一定程度時切深控制元件3就會接觸地層，限制了 PDC切削齒2進一步切
入地層，因此反扭矩就不會過大，相應(yīng)地就不會發(fā)生因反扭矩過大而導(dǎo)致 工具面難以控制和馬達失速的問題；而在采用轉(zhuǎn)盤和馬達復(fù)合鉆進時，因 施加在鉆頭上的鉆壓比滑動定向鉆進時小，切深控制元件3不會接觸地層，
所以本實用新型參照圖1和圖2的鑲裝切深控制元件3的PDC鉆頭能夠取 得像標(biāo)準(zhǔn)PDC鉆頭那樣高的機械鉆速。
切深控制元件3的材質(zhì)可以是人造聚晶金剛石復(fù)合片，也可以是天然 金剛石孕鑲柱或人造聚晶金剛石孕鑲柱這類超硬材料，所以切深控制元件 3的耐磨性很高，能夠在整個鉆進過程中起作用。
壓縮彈簧5的主要作用是減小螺紋受到的軸向力，防止軸向力過大時 螺紋失效，以保證切深控制元件3的出露高度在調(diào)節(jié)后保持不變。
權(quán)利要求1.一種鑲裝切深控制元件的PDC鉆頭，主要由鉆頭體(1)、PDC切削齒(2)、切深控制元件(3)和水眼(4)組成，切深控制元件(3)布置在PDC切削齒(2)的后面，切深控制元件(3)的出露高度低于PDC切削齒(2)的出露高度，其特征是切深控制元件(3)通過螺紋和鉆頭體(1)連接，壓縮彈簧(5)的一端固定在鉆頭體(1)上的螺紋盲孔(6)底部，另一端頂住切深控制元件(3)的下部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑲裝切深控制元件的PDC鉆頭，其特征是 切深控制元件(3)的材質(zhì)可以是人造聚晶金剛石復(fù)合片、天然金剛石孕 鑲柱或人造聚晶金剛石孕鑲柱。
專利摘要本實用新型公開了一種鑲裝切深控制元件的PDC鉆頭，主要包括鉆頭體、PDC切削齒、切深控制元件和水眼，切深控制元件布置在PDC切削齒的后面，出露高度低于PDC切削齒，切深控制元件通過螺紋和鉆頭體連接。使用本實用新型鑲裝切深控制元件的PDC鉆頭鉆井，不僅在滑動定向鉆進時不會發(fā)生因反扭矩過大而導(dǎo)致工具面難以控制和馬達失速的問題，而且在采用轉(zhuǎn)盤和馬達復(fù)合鉆進時，能夠取得像標(biāo)準(zhǔn)PDC鉆頭那樣高的機械鉆速。
文檔編號E21B10/60GK201013245SQ20072001938
公開日2008年1月30日 申請日期2007年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月15日
發(fā)明者于建賓, 張崇硯, 王玉功, 王福修, 田京燕 申請人:中國石化集團勝利石油管理局鉆井工藝研究院