【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油天然气钻采领域，尤其涉及一种持续快速钻进的pdc钻头。
技术介绍
1、钻井提速一直是石油天然气钻井行业不断追求的目标，作为钻井提速重要利器的pdc钻头也在不断优化创新，pdc钻头的优化创新需要针对特定的施工工况及特殊的岩性来进行，限制条件更多，适应性要求更高。
2、灰岩地层可钻性较好，一直是钻井提速关注的重要井段，也是决定一口井钻井周期长短的关键井段。本段钻头选型目前多以强攻击性钻头设计为主（低切削齿布齿密度、小切削齿后倾角和强攻击性冠型设计），实钻表现出钻头寿命偏短，出井钻头因过强的攻击性导致切削齿崩损严重的情况，钻头机速表现与进尺表现仍然是一对较严重的矛盾，无法实现高机械钻速下的长进尺。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种持续快速钻进的pdc钻头。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种持续快速钻进的pdc钻头，包括钻头本体，所述钻头本体的外表面固定连接有第一刀翼、第二刀翼、第三刀翼、第四刀翼与第五刀翼，所述第一刀翼、第二刀翼、第三刀翼、第四刀翼与第五刀翼依次以顺时针方向分布在钻头本体的外表面，所述第一刀翼、第二刀翼、第三刀翼、第四刀翼与第五刀翼的侧边均安装有平面齿与犁形齿，所述平面齿的数量为多个，所述犁形齿的数量为多个，所述钻头本体的表面通过丝扣连接有喷嘴，所述钻头本体的中心安装有防泥包球。
3、作为上述技术方案的进一步描述：
4、所述第一刀翼、第三
5、作为上述技术方案的进一步描述：
6、所述第一刀翼、第二刀翼、第三刀翼、第四刀翼与第五刀翼侧壁上的平面齿与犁形齿同冠型线间隔周向移位布齿。
7、作为上述技术方案的进一步描述：
8、所述第一刀翼、第二刀翼、第三刀翼与第四刀翼上的第一颗齿布为平面齿，所述第五刀翼上的第一颗齿布为犁形齿。
9、作为上述技术方案的进一步描述：
10、所述犁形齿的后角比邻近靠心部所述平面齿的角度大4°，所述犁形齿周向角比邻近靠心部所述平面齿的角度大3°。
11、作为上述技术方案的进一步描述：
12、所述喷嘴包括第一喷嘴、第二喷嘴、第三喷嘴、第四喷嘴、第五喷嘴、第六喷嘴与第七喷嘴，所述第一喷嘴、第二喷嘴、第三喷嘴、第四喷嘴、第五喷嘴、第六喷嘴与第七喷嘴均安装在钻头本体的外表面。
13、作为上述技术方案的进一步描述：
14、所述第一喷嘴、第四喷嘴的径向喷射角度为10°，所述第二喷嘴、第三喷嘴、第五喷嘴、第六喷嘴与第七喷嘴的径向喷射角度为25°。
15、作为上述技术方案的进一步描述：
16、所述第一喷嘴、第四喷嘴的刀翼喷射角度心部为-2°，所述第二喷嘴、第三喷嘴、第五喷嘴、第六喷嘴与第七喷嘴的刀翼喷射角度鼻部为-5°。
17、作为上述技术方案的进一步描述：
18、所述平面齿采用综合性能偏抗冲击性能的平面复合片，所述犁形齿采用二棱结构小后角设计的异面复合片。
19、本专利技术具有如下有益效果：
20、与现有技术相比，该一种持续快速钻进的pdc钻头，针对灰岩地层的特殊布齿方式（同冠型线平面齿和犁形齿间隔周向移位布齿）让同一刀翼上切削齿从与地层线接触变为面接触（面宽3mm，面长与轨迹线相当），面接触有利于减少切削齿受冲击力，避免切削齿先期损坏，保证钻头持续的攻击性；平面齿和犁形齿周向移位设计，钻头在旋转切削地层的过程中靠里的平面齿预破碎地层，释放地层应力，靠外的犁形齿快速破碎岩石，提高钻头整体破岩效率。
21、与现有技术相比，该一种持续快速钻进的pdc钻头，针对灰岩地层的特殊布齿方式，通过专业的优化软件优化切削齿受力，使每颗齿轴向受力和切向受力均衡，钻头整体不平衡力降低到3%以下，切削齿使用寿命的提高是钻头保持持续攻击性的关键。
22、与现有技术相比，该一种持续快速钻进的pdc钻头，针对灰岩地层的特殊布齿方式，心部防泥包球设计，球形设计优化心部流道空间，在引导泥浆流向的同时增加泥浆流速，避免心部岩屑堆积，提高心部齿冷却效果及提高心部排屑效率。配合特殊布齿方式的喷嘴角度设计，通过流体力学分析提高平面齿和犁形齿冷却和排屑效果，提高钻头使用寿命。
23、与现有技术相比，该一种持续快速钻进的pdc钻头，针对灰岩地层的特殊布齿方式（同冠型线间隔周向移位设计），配合相应的优化配套措施（平面齿与犁形齿混布、切削齿整体力平衡优化、心部防泥包设计及喷嘴角度优化设计）来进一步发挥这种特殊布齿方式的优点，在保证钻头攻击性的同时提高钻头使用寿命，提高钻井效率来进一步降低钻井成本。
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1.一种持续快速钻进的PDC钻头，包括钻头本体（8），其特征在于：所述钻头本体（8）的外表面固定连接有第一刀翼（1）、第二刀翼（2）、第三刀翼（3）、第四刀翼（4）与第五刀翼（5），所述第一刀翼（1）、第二刀翼（2）、第三刀翼（3）、第四刀翼（4）与第五刀翼（5）依次以顺时针方向分布在钻头本体（8）的外表面，所述第一刀翼（1）、第二刀翼（2）、第三刀翼（3）、第四刀翼（4）与第五刀翼（5）的侧边均安装有平面齿（9）与犁形齿（10），所述平面齿（9）的数量为多个，所述犁形齿（10）的数量为多个，所述钻头本体（8）的表面通过丝扣连接有喷嘴（7），所述钻头本体（8）的中心安装有防泥包球（6）。
2.根据权利要求1所述的一种持续快速钻进的PDC钻头，其特征在于：所述第一刀翼（1）、第三刀翼（3）与第四刀翼（4）的尺寸相等，所述第二刀翼（2）与第五刀翼（5）的尺寸相等，所述第一刀翼（1）、第三刀翼（3）与第四刀翼（4）的尺寸大于第二刀翼（2）与第五刀翼（5）的尺寸。
3.根据权利要求1所述的一种持续快速钻进的PDC钻头，其特征在于：所述第一刀翼（1）、第二刀翼（2）
4.根据权利要求1所述的一种持续快速钻进的PDC钻头，其特征在于：所述第一刀翼（1）、第二刀翼（2）、第三刀翼（3）与第四刀翼（4）上的第一颗齿布为平面齿（9），所述第五刀翼（5）上的第一颗齿布为犁形齿（10）。
5.根据权利要求1所述的一种持续快速钻进的PDC钻头，其特征在于：所述犁形齿（10）的后角比邻近靠心部所述平面齿（9）的角度大4°，所述犁形齿（10）周向角比邻近靠心部所述平面齿（9）的角度大3°。
6.根据权利要求1所述的一种持续快速钻进的PDC钻头，其特征在于：所述喷嘴（7）包括第一喷嘴（71）、第二喷嘴（72）、第三喷嘴（73）、第四喷嘴（74）、第五喷嘴（75）、第六喷嘴（76）与第七喷嘴（77），所述第一喷嘴（71）、第二喷嘴（72）、第三喷嘴（73）、第四喷嘴（74）、第五喷嘴（75）、第六喷嘴（76）与第七喷嘴（77）均安装在钻头本体（8）的外表面。
7.根据权利要求6所述的一种持续快速钻进的PDC钻头，其特征在于：所述第一喷嘴（71）、第四喷嘴（74）的径向喷射角度为10°，所述第二喷嘴（72）、第三喷嘴（73）、第五喷嘴（75）、第六喷嘴（76）与第七喷嘴（77）的径向喷射角度为25°。
8.根据权利要求6所述的一种持续快速钻进的PDC钻头，其特征在于：所述第一喷嘴（71）、第四喷嘴（74）的刀翼喷射角度心部为-2°，所述第二喷嘴（72）、第三喷嘴（73）、第五喷嘴（75）、第六喷嘴（76）与第七喷嘴（77）的刀翼喷射角度鼻部为-5°。
9.根据权利要求1所述的一种持续快速钻进的PDC钻头，其特征在于：所述平面齿（9）采用综合性能偏抗冲击性能的平面复合片，所述犁形齿（10）采用二棱结构小后角设计的异面复合片。
...【技术特征摘要】
1.一种持续快速钻进的pdc钻头，包括钻头本体（8），其特征在于：所述钻头本体（8）的外表面固定连接有第一刀翼（1）、第二刀翼（2）、第三刀翼（3）、第四刀翼（4）与第五刀翼（5），所述第一刀翼（1）、第二刀翼（2）、第三刀翼（3）、第四刀翼（4）与第五刀翼（5）依次以顺时针方向分布在钻头本体（8）的外表面，所述第一刀翼（1）、第二刀翼（2）、第三刀翼（3）、第四刀翼（4）与第五刀翼（5）的侧边均安装有平面齿（9）与犁形齿（10），所述平面齿（9）的数量为多个，所述犁形齿（10）的数量为多个，所述钻头本体（8）的表面通过丝扣连接有喷嘴（7），所述钻头本体（8）的中心安装有防泥包球（6）。
2.根据权利要求1所述的一种持续快速钻进的pdc钻头，其特征在于：所述第一刀翼（1）、第三刀翼（3）与第四刀翼（4）的尺寸相等，所述第二刀翼（2）与第五刀翼（5）的尺寸相等，所述第一刀翼（1）、第三刀翼（3）与第四刀翼（4）的尺寸大于第二刀翼（2）与第五刀翼（5）的尺寸。
3.根据权利要求1所述的一种持续快速钻进的pdc钻头，其特征在于：所述第一刀翼（1）、第二刀翼（2）、第三刀翼（3）、第四刀翼（4）与第五刀翼（5）侧壁上的平面齿（9）与犁形齿（10）同冠型线间隔周向移位布齿。
4.根据权利要求1所述的一种持续快速钻进的pdc钻头，其特征在于：所述第一刀翼（1）、第二刀翼（2）、第三刀翼（3）与第四刀翼（4）上的第一颗齿布为平面齿（9），所述第五刀翼（5）上的第一颗齿布为犁形齿...
【专利技术属性】
技术研发人员：申军武，易世友，谢平，马飞，南兴农，张平，朱志鸿，葛和生，明源，石涛，
申请(专利权)人：中石化西南石油工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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