本申請涉及石油、天然氣鉆探用鉆頭，特別涉及一種定向引流的金剛石復(fù)合片及pdc鉆頭。

背景技術(shù)：

1、上世紀80年代開始，金剛石鉆頭被廣泛地用于石油天然氣鉆井工程。金剛石鉆頭主要由鉆頭體和切削元件構(gòu)成，金剛石鉆頭根據(jù)切削元件分成三類：pdc(聚晶金剛石)鉆頭、tsp(熱穩(wěn)定聚晶金剛石)鉆頭及天然金剛石鉆頭。pdc鉆頭主要用于軟至中硬地層鉆進，經(jīng)過不斷的技術(shù)進步，pdc鉆頭的適用范圍越來越廣，具有較好的經(jīng)濟價值。tsp鉆頭主要用于中硬至極硬地層鉆進。目前，石油天然氣鉆井工程中深井作業(yè)逐步增多，鉆遇的地層也越來越復(fù)雜。

2、在常規(guī)pdc鉆頭鉆進過程中，由于水孔離鉆頭鼻肩部距離較遠，鉆頭鼻肩部的復(fù)合片經(jīng)常會存在冷卻不足導致熱磨損的問題，進一步導致鉆頭使用壽命低；同時，由于噴射距離離鉆頭鼻肩部距離較遠，也會存在部分破碎的巖屑不能及時運移走導致鉆頭重復(fù)破碎的問題，導致鉆頭機械鉆速慢；另外在泥漿鉆進過程中，井深越深、泥漿對井底巖石液柱壓力就越大，井底巖石就越難破碎，破巖效率低，導致鉆頭機械鉆速慢。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請實施例提供一種定向引流的金剛石復(fù)合片及pdc鉆頭，以解決相關(guān)技術(shù)中常規(guī)pdc鉆頭水孔離鉆頭鼻部、肩部距離較遠，鉆頭鼻部、肩部的復(fù)合片經(jīng)常會存在冷卻不足導致熱磨損的問題。

2、本申請實施例第一方面提供了一種定向引流的金剛石復(fù)合片，所述金剛石復(fù)合片包括：

3、硬質(zhì)合金基體和金剛石復(fù)合層，所述金剛石復(fù)合層設(shè)置在硬質(zhì)合金基體的一端，且兩者相連成一體；

4、所述金剛石復(fù)合片內(nèi)軸向開設(shè)有貫穿所述硬質(zhì)合金基體和金剛石復(fù)合層的射流孔；

5、所述金剛石復(fù)合層背離硬質(zhì)合金基體的一端設(shè)有與所述射流孔連通且沿徑向延伸的引流槽。

6、在一些實施中：所述射流孔的軸線與所述金剛石復(fù)合片的軸線共線，所述引流槽設(shè)有多個；

7、多個所述引流槽在所述金剛石復(fù)合層上以所述射流孔為中心呈放射性排布。

8、在一些實施中：所述射流孔包括位于所述硬質(zhì)合金基體內(nèi)的入口段以及位于所述金剛石復(fù)合層內(nèi)的出口段；

9、所述入口段為等直徑的圓孔或直徑逐漸縮小的錐形孔，所述出口段包括朝向各所述引流槽方向噴射的導流孔。

10、在一些實施中：所述引流槽為弧形槽結(jié)構(gòu)，所述引流槽的深度由所述金剛石復(fù)合片的中心向邊緣方向逐漸減小；

11、所述引流槽的寬度由所述金剛石復(fù)合片的中心向邊緣方向逐漸減小。

12、在一些實施中：所述金剛石復(fù)合層為上下分層結(jié)構(gòu)，底部為具有設(shè)定厚度的下層圓柱體，頂部設(shè)有三角形的切削凸脊；

13、所述引流槽設(shè)有三個且分布于所述切削凸脊的頂部，所述切削凸脊相鄰的兩條邊結(jié)合部設(shè)有呈傾斜設(shè)置的切削刃面；

14、所述切削凸脊的三角邊均設(shè)有呈傾斜設(shè)置的側(cè)翼面，所述側(cè)翼面與所述切削刃面的結(jié)合部光滑過渡。

15、在一些實施中：三個所述引流槽分別貫穿于所述切削凸脊上三個所述切削刃面，所述側(cè)翼面形成于相鄰的兩個所述引流槽外側(cè)的區(qū)域；

16、所述硬質(zhì)合金基體的側(cè)壁上開設(shè)有三個定位槽，三個所述定位槽的方向分別朝向三個所述引流槽的延伸方向。

17、在一些實施中：所述硬質(zhì)合金基體遠離所述金剛石復(fù)合層的一端的邊緣設(shè)有斜倒角，所述金剛石復(fù)合層遠離所述硬質(zhì)合金基體的一端邊緣設(shè)有環(huán)形切削刃。

18、在一些實施中：所述金剛石復(fù)合層為聚晶金剛石復(fù)合層或熱穩(wěn)定聚晶金剛石復(fù)合層，所述硬質(zhì)合金基體和金剛石復(fù)合層為圓柱形或橢圓形結(jié)構(gòu)。

19、本申請實施例第二方面提供了一種pdc鉆頭，包括：

20、鉆頭本體，所述鉆頭本體的上設(shè)有多片切削刀翼，相鄰的兩片所述切削刀翼之間形成排屑槽，所述排屑槽內(nèi)設(shè)有與泥漿通道連通的噴嘴；

21、所述切削刀翼沿內(nèi)錐、鼻部、肩部和保徑段安設(shè)固定切削齒，其中所述鼻部和肩部的切削齒為上述任一實施例所述的定向引流的金剛石復(fù)合片；

22、所述切削刀翼上開設(shè)有多個分別與所述金剛石復(fù)合片的射流孔連通的內(nèi)流道，所述內(nèi)流道與所述泥漿通道連通。

23、本申請實施例第三方面提供了一種pdc鉆頭，包括：

24、鉆頭本體，所述鉆頭本體的上設(shè)有多片切削刀翼，相鄰的兩片所述切削刀翼之間形成排屑槽；

25、所述切削刀翼沿內(nèi)錐、鼻部、肩部和保徑段均安設(shè)固定上述任一實施例所述的定向引流的金剛石復(fù)合片；

26、所述切削刀翼上開設(shè)有多個分別與所述金剛石復(fù)合片的射流孔連通的內(nèi)流道，所述內(nèi)流道與泥漿通道連通。

27、本申請?zhí)峁┑募夹g(shù)方案帶來的有益效果包括：

28、本申請實施例提供了一種定向引流的金剛石復(fù)合片及pdc鉆頭，由于本申請的定向引流的金剛石復(fù)合片設(shè)置了硬質(zhì)合金基體和金剛石復(fù)合層，該金剛石復(fù)合層設(shè)置在硬質(zhì)合金基體的一端，且兩者相連成一體；金剛石復(fù)合片內(nèi)軸向開設(shè)有貫穿硬質(zhì)合金基體和金剛石復(fù)合層的射流孔；金剛石復(fù)合層背離硬質(zhì)合金基體的一端設(shè)有與射流孔連通且沿徑向延伸的引流槽。

29、因此，本申請的定向引流的金剛石復(fù)合片設(shè)置了貫穿硬質(zhì)合金基體和金剛石復(fù)合層的射流孔，以及在金剛石復(fù)合層背離硬質(zhì)合金基體的一端設(shè)有與射流孔連通且沿徑向延伸的引流槽。其中引流槽不僅能沿切削方向射流來輔助切削，提升切削效率，同時能減小該切削齒附近地層的液柱壓力，降低巖石的壓實強度，進一步提升切削效率。射流孔噴出的液體更靠近切削刃部分，能更有效的帶走復(fù)合片切削地層所產(chǎn)生的熱量，防止復(fù)合片因過熱產(chǎn)生熱磨損，提高復(fù)合片的使用壽命。

技術(shù)特征：

1.一種定向引流的金剛石復(fù)合片，其特征在于，所述金剛石復(fù)合片(c02)包括：

2.如權(quán)利要求1所述的一種定向引流的金剛石復(fù)合片，其特征在于：

3.如權(quán)利要求1或2所述的一種定向引流的金剛石復(fù)合片，其特征在于：

4.如權(quán)利要求1或2所述的一種定向引流的金剛石復(fù)合片，其特征在于：

5.如權(quán)利要求1或2所述的一種定向引流的金剛石復(fù)合片，其特征在于：

6.如權(quán)利要求5所述的一種定向引流的金剛石復(fù)合片，其特征在于：

7.如權(quán)利要求1所述的一種定向引流的金剛石復(fù)合片，其特征在于：

8.如權(quán)利要求1所述的一種定向引流的金剛石復(fù)合片，其特征在于：

9.一種pdc鉆頭，其特征在于，包括：

10.一種pdc鉆頭，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及一種定向引流的金剛石復(fù)合片及PDC鉆頭，定向引流的金剛石復(fù)合片包括：硬質(zhì)合金基體和金剛石復(fù)合層，該金剛石復(fù)合層設(shè)置在硬質(zhì)合金基體的一端，且兩者相連成一體；金剛石復(fù)合片內(nèi)軸向開設(shè)有貫穿硬質(zhì)合金基體和金剛石復(fù)合層的射流孔；金剛石復(fù)合層背離硬質(zhì)合金基體的一端設(shè)有與射流孔連通且沿徑向延伸的引流槽。本申請的定向引流的金剛石復(fù)合片上引流槽不僅能沿切削方向射流來輔助切削，提升切削效率，同時能減小該切削齒附近地層的液柱壓力，降低巖石的壓實強度，進一步提升切削效率。射流孔噴出的液體更靠近切削刃部分，能更有效的帶走復(fù)合片切削地層所產(chǎn)生的熱量，防止復(fù)合片因過熱產(chǎn)生熱磨損，提高復(fù)合片的使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：涂關(guān)富,熊婷,干品,袁麗
受保護的技術(shù)使用者：中石化江鉆石油機械有限公司
技術(shù)研發(fā)日：20240131
技術(shù)公布日：2024/12/19