本申請屬于鉆井設備，具體涉及一種斷裂刀翼式pdc鉆頭。

背景技術：

1、在開發石油和天然氣田的鉆井施工中，pdc(polycrystalline?diamond?compact，聚晶金剛石復合片)鉆頭作為主要的井底破巖工具得到廣泛的應用。pdc鉆頭依靠切削作用破碎地層，巖石破壞體積大，破巖效率高，但常規直線型或流線型的流道使得大塊巖屑極易在鉆頭冠部及井底堆積，巖屑不僅會堵塞鉆頭流道，造成鉆頭泥包，而且巖屑的重復循環會導致井底水力能量的消耗，鉆頭重復破碎巖屑也會造成鉆頭切削齒磨損迅速，降低鉆頭破巖效率。

2、因此，合理優化鉆頭水力結構，提高鉆頭水力能量利用率，加強鉆頭在軟到硬地層的水力攜巖、清潔井底的作用，從而提高鉆頭破巖效率，延長使用壽命，是業界亟需解決的問題。

技術實現思路

1、為解決現有技術中常規直線型或流線型的流道使得大塊巖屑極易在鉆頭冠部及井底堆積，堵塞鉆頭流道，造成鉆頭泥包，同時鉆頭重復破碎巖屑也會造成鉆頭切削齒磨損迅速，降低鉆頭破巖效率的技術問題，本申請提供一種斷裂刀翼式pdc鉆頭。

2、本申請提供一種斷裂刀翼式pdc鉆頭，包括基體、第一刀翼組、第二刀翼組和水力結構，其中：

3、所述基體包括液流通道，所述液流通道用于為鉆井液提供流動通道；

4、所述第一刀翼組包括至少兩個第一刀翼，所述第一刀翼從所述基體端部的中心向外延伸，相鄰兩個所述第一刀翼與所述基體之間圍成的區域形成一個排屑區；

5、所述第二刀翼組包括至少兩個第二刀翼，所述第二刀翼從所述基體端部的外緣向外延伸，且所述第二刀翼的高度大于所述第一刀翼的高度，至少兩個所述第二刀翼與至少兩個所述第一刀翼沿所述基體的周向相對錯位排列；

6、所述水力結構設置于至少一個所述排屑區，所述水力結構至少包括水眼，所述水眼連通所述液流通道。

7、在一些可選的實施方式中，任意相鄰兩個所述第一刀翼之間的夾角相同。

8、在一些可選的實施方式中，所述第一刀翼平行于所述基體的徑向設置，所述第一刀翼為直刀翼或螺旋刀翼。

9、在一些可選的實施方式中，所述第一刀翼包括第一側面和第二側面，所述第一側面和所述第二側面沿所述第一刀翼的長度方向相對設置；

10、所述第一刀翼上設置有多個第一切削元件，第一切削元件包括第一齒托和第一聚晶金剛石復合片，多個所述第一齒托線性排列于所述第一側面上，所述第一聚晶金剛石復合片與所述第一齒托遠離所述第二側面的一端連接。

11、在一些可選的實施方式中，所述第一齒托與所述第一刀翼一體成型。

12、在一些可選的實施方式中，所述第一刀翼的數量和所述第二刀翼的數量之和至少為五個，任意相鄰兩個所述第一刀翼之間設置有至少一個所述第二刀翼。

13、在一些可選的實施方式中，所述第二刀翼包括第三側面和第四側面，所述第三側面和所述第四側面沿所述第二刀翼的長度方向相對設置；

14、所述第二刀翼上設置有多個第二切削元件，所述第二切削元件包括第二齒托和第二聚晶金剛石復合片，多個所述第二齒托線性排列于所述第三側面上，所述第二聚晶金剛石復合片與所述第二齒托遠離所述第四側面的一端連接，所述第二聚晶金剛石復合片的尺寸大于所述第一聚晶金剛石復合片的尺寸。

15、在一些可選的實施方式中，所述第三側面上還設置有線性排列的多個所述第一切削元件，多個所述第一切削元件平行于多個所述第二切削元件。

16、在一些可選的實施方式中，所述水力結構還包括噴嘴，所述噴嘴連接所述水眼且朝向所述排屑區。

17、在一些可選的實施方式中，所述基體遠離所述第一刀翼組的一端設置有連接結構，所述連接結構用于連接鉆桿；所述基體的外壁靠近所述第二刀翼組的位置設置有保徑結構。

18、根據本申請一個或多個實施例提供的斷裂刀翼式pdc鉆頭，相較于現有技術具有以下有益效果：

19、通過至少兩個所述第二刀翼與至少兩個所述第一刀翼沿所述基體的周向相對錯位排列，當鉆頭接觸較軟地層時，第二刀翼上的第二切削元件首先作用，大尺寸的第二切削元件吃入底層較深，因而可實現較高的機械鉆速；當鉆頭接觸較硬地層時，只需適當增加鉆壓以使第一刀翼接觸硬地層參與破巖切削，使單個鉆頭適用于軟至中硬地層的鉆井作業，避免頻繁起下鉆，適應性強且結構簡單，同時鉆井作業過程中，水眼將液流通道中的鉆井液引入排屑區，消除滯留和回流區域，加快巖屑從排屑區排出，防止巖屑堵塞鉆頭流道而造成鉆頭泥包，避免切削元件重復切削而磨損迅速影響鉆頭破巖效率。

技術特征：

1.一種斷裂刀翼式pdc鉆頭，其特征在于，包括基體、第一刀翼組、第二刀翼組和水力結構，其中：

2.根據權利要求1所述的斷裂刀翼式pdc鉆頭，其特征在于，任意相鄰兩個所述第一刀翼之間的夾角相同。

3.根據權利要求2所述的斷裂刀翼式pdc鉆頭，其特征在于，所述第一刀翼平行于所述基體的徑向設置，所述第一刀翼為直刀翼或螺旋刀翼。

4.根據權利要求3所述的斷裂刀翼式pdc鉆頭，其特征在于，所述第一刀翼包括第一側面和第二側面，所述第一側面和所述第二側面沿所述第一刀翼的長度方向相對設置；

5.根據權利要求4所述的斷裂刀翼式pdc鉆頭，其特征在于，所述第一齒托與所述第一刀翼一體成型。

6.根據權利要求4所述的斷裂刀翼式pdc鉆頭，其特征在于，所述第一刀翼的數量和所述第二刀翼的數量之和至少為五個，任意相鄰兩個所述第一刀翼之間設置有至少一個所述第二刀翼。

7.根據權利要求6所述的斷裂刀翼式pdc鉆頭，其特征在于，所述第二刀翼包括第三側面和第四側面，所述第三側面和所述第四側面沿所述第二刀翼的長度方向相對設置；

8.根據權利要求7所述的斷裂刀翼式pdc鉆頭，其特征在于，所述第三側面上還設置有線性排列的多個所述第一切削元件，多個所述第一切削元件平行于多個所述第二切削元件。

9.根據權利要求1-8任一項所述的斷裂刀翼式pdc鉆頭，其特征在于，所述水力結構還包括噴嘴，所述噴嘴連接所述水眼且朝向所述排屑區。

10.根據權利要求9所述的斷裂刀翼式pdc鉆頭，其特征在于，所述基體遠離所述第一刀翼組的一端設置有連接結構，所述連接結構用于連接鉆桿；所述基體的外壁靠近所述第二刀翼組的位置設置有保徑結構。

技術總結
本申請公開了一種斷裂刀翼式PDC鉆頭，包括基體、第一刀翼組、第二刀翼組和水力結構，基體包括液流通道，液流通道用于為鉆井液提供流動通道；第一刀翼組包括至少兩個第一刀翼，相鄰兩個第一刀翼與基體之間圍成的區域形成一個排屑區；第二刀翼組包括至少兩個第二刀翼，至少兩個第二刀翼與至少兩個第一刀翼沿基體的周向相對錯位排列；水力結構設置于至少一個排屑區，水力結構包括連通液流通道的水眼。通過至少兩個第二刀翼與至少兩個第一刀翼沿基體的周向相對錯位排列，使單個鉆頭適用于軟至中硬地層，水眼將液流通道中的鉆井液引入排屑區，加快巖屑排出，防止巖屑堵塞鉆頭流道而造成鉆頭泥包，避免切削元件重復切削而磨損迅速影響鉆頭破巖效率。

技術研發人員：肖云峰,劉明濤,于金平,紀國棟,李晗麗,楊楊,趙亮,王偉,王文明,王奇,王斐
受保護的技術使用者：中國石油天然氣股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28