CN101377119B - Pdc钻头 - Google Patents

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Abstract

一种PDC钻头。为了克服现有PDC钻头难以满足高钻速要求，起下钻频繁，作业成本高的不足，本发明长刀翼(2)和短刀翼(3)成对出现，且在钻头径向交错分布排列；钢体(14)前端部与长刀翼(2)轴向对应位置有刀体槽(8)；卡块(12)安装在钢体(14)和长刀翼(2)刀体上的卡块槽(11)中，卡块槽(11)内装有弹簧(12)；长刀翼(2)刀体内侧、有与卡块槽(11)相平行的限位槽(10)；当长刀翼(2)的刀体进入刀体槽(8)中，卡块(13)进入限位槽(10)。其有益效果是能够根据不同地层钻进需要变换刀翼，从而实现软地层高速钻进，需要硬地层钻进时不必因为换钻头而起下钻，节省时间，降低作业费用。

Description

PDC钻头
所属技术领域
本发明涉及一种石油天然气钻井钻头，尤其是涉及一种PDC钻头。
背景技术
为了提高石油天然气开采的钻井速度，提高PDC钻头对地层的适应性，2006年12月21日公开的中国实用新型专利《PDC组合钻头》(公开号CN2851505Y)，其接头上端与外PDC钻头钢心连接，内PDC钻头钢心与外PDC钻头固定连接，通过内、外PDC钻头的高度差，钻进时外PDC钻头首先切削岩石，使内部形成一个岩心柱，再由内PDC钻头进行切削，从而提高机械钻速。2006年4月26日公开的中国发明专利申请《石油天然气钻井PDC钻头》(公开号CN1763349)，其主刀翼和次刀翼成对出现，且在钻头周向相互隔开；大直径PDC切削件主刀翼上，小直径PDC切削件固定在次刀翼上；大直径PDC切削件的厚度和后倾角均小于小直径PDC切削件的厚度和后倾角，大直径PDC切削件的出露高度大于小直径PDC切削件的出露高度，该钻头适用于软硬交错地层钻进。当上述2种钻头的外PDC钻头或主刀翼上的大直径PDC切削件没有完全失效，且满足不了钻进要求时，内PDC钻头和次刀翼很难发挥作用，钻进速度降低，需要停机、起钻、更换合适的钻头后再次开钻，实现高效钻进。如此多次起下钻即延长了钻井周期，也增加了作业成本。
发明内容
为了克服现有的PDC钻头难以满足高钻速要求，起下钻频繁，作业成本高的不足，本发明提供一种PDC钻头，该PDC钻头采用可变刀翼、适应性强、钻井成本低、使用高效、便捷。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：PDC钻头包括上体、刀翼、水利通道、保径，刀翼上安装有金刚石复合片，保径上安装有柱状聚晶金刚石保径齿，钢体与上体固定连接，长刀翼和短刀翼成对出现，且在钻头径向交错分布排列；钢体前端部与长刀翼刀体轴向对应位置有刀体槽；卡块安装在钢体和长刀翼刀体上的卡块槽中，卡块槽的内端装有弹簧；长刀翼刀体内侧、与卡块槽相平行的内端有限位槽。当长刀翼刀体进入刀体槽中，卡块进入限位槽。长刀翼圆周中心有定位销；钢体前端中心有定位销槽。长刀翼与定位销为一个整体或者是长刀翼与定位销固定连接。
本发明PDC钻头的有益效果是，能够根据不同地层钻进需要变换刀翼，从而实现软地层高速钻进，需要硬地层钻进时不必因为换钻头而起下钻，节省时间，可有效降低钻机的作业费用，减少井下复杂情况的处理时间。
附图说明
图1是本发明PDC钻头的长刀翼工作状态结构示意图。
图2是本发明PDC钻头整体工作状态结构示意图。
图3是图1的右视图。
图4是本发明PDC钻头长刀翼结构图。
图5是图4的A-A向剖视图。
图中：1.金刚石复合片，2.长刀翼，3.短刀翼，4.水利通道，5.定位销，6.保径齿，7.保径，8.刀体槽，9.定位销槽，10.限位槽，11.卡块槽，12.弹簧，13.卡块，14.钢体，15.上体。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明PDC钻头，包括上体15、长刀翼2，短刀翼3、水利通道4、保径7，长刀翼2和短刀翼3上安装有金刚石复合片1，保径7上安装有柱状聚晶进刚石保径齿6，钢体14与上体15固定连接，长刀翼2和短刀翼3成对出现，且在钻头径向交错分布排列。钢体14前端部与长刀翼2轴向对应位置有刀体槽8。卡块13安装在钢体14和长刀翼2刀体上的卡块槽11中；卡块槽11内装有弹簧12；弹簧12为分别安装在卡块13两端的对顶弹簧。在长刀翼2刀体内侧、与卡块槽11相平行的内端有限位 槽10。
当长刀翼2的刀体完全进入刀体槽8中，长刀翼2刀体与钢体14前端面接触时，卡块13进入限位槽10。
长刀翼2圆周中心有定位销5；钢体14前端中心有定位销槽9。当长刀翼2的刀体进入刀体槽8中，定位销5插入钢体14前端的定位销槽9中，便于长刀翼2的径向定位。
长刀翼2与定位销5可以是一个整体，也可以是分体式的。分体式的可采用焊接、螺纹连接等方式将长刀翼2与定位销5固定连接。
卡块13中央环开U型槽并采用两端对顶弹簧压入卡块槽11中。
本发明在钻进作业过程中，特别是在钻上部软地层时，PDC钻头(图1所示)的长刀翼2首先进行钻进切削作业，而在卡块13、保径7的作用下，保证其在径向和轴向的固定，此时仅有长刀翼2进行钻进作业。当需要短刀翼3参与钻进作业时，停机加压，剪断卡块13，长刀翼2向上运动，长刀翼2的刀体进入刀体槽8中，直至长刀翼2刀体与钢体14前端面接触，保径7将长刀翼2卡住，定位销5进入定位销槽9；同时断在钢体14上卡块槽11中的卡块13在弹簧12的作用下进入限位槽10，再次将长刀翼2轴向固定(图2所示)。此时，提供动力旋转钻头，长刀翼2和短刀翼3同时参与钻进作业，有效地提高钻头的切削能力，避免因地层变化进行起钻更换钻头，节省作业时间，降低作业成本。

Claims (5)

1.一种PDC钻头，包括上体、刀翼、水利通道、保径，刀翼上安装有金刚石复合片，保径上安装有柱状聚晶金刚石保径齿，钢体与上体固定连接，其特征是：
长刀翼(2)和短刀翼(3)成对出现，且在钻头径向交错分布排列；
钢体(14)前端部与长刀翼(2)轴向对应位置有刀体槽(8)；卡块(13)安装在钢体(14)和长刀翼(2)刀体上的卡块槽(11)中，卡块槽(11)内装有弹簧(12)；长刀翼(2)刀体内侧有与卡块槽(11)相平行的限位槽(10)。
2.根据权利要求1所述的PDC钻头，其特征是：当所述长刀翼(2)的刀体进入刀体槽(8)中，卡块(13)进入限位槽(10)。
3.根据权利要求2所述的PDC钻头，其特征是：所述长刀翼(2)圆周中心有定位销(5)；所述钢体(14)前端中心有定位销槽(9)。
4.根据权利要求3所述的PDC钻头，其特征是：所述长刀翼(2)与定位销(5)为一个整体。
5.根据权利要求3所述的PDC钻头，其特征是：所述长刀翼(2)与定位销(5)固定连接。
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