CN104196458A - 尖齿pdc钻头 - Google Patents

Abstract

一种尖齿PDC钻头，包括钻头基体及其上安装的主切削齿、保护齿、保径齿，所述钻头基体为钢体结构，公称直径为127—431.8mm，冠部有2-8个切削刀翼。在切削刀翼的旁边设有4—18个水眼，水眼与基体内部腔体相通。所述主切削齿为尖齿结构，安装于切削刀翼的上部，保护齿安装于每个切削刀翼最下端一颗主切削齿后，保径齿安装于切削刀翼下部，为半圆柱面或半圆形平面结构。本发明采用尖齿切削方式破开岩层，特别适用于超脆硬耐磨地层的油井开发，具有有效切削面积小、切削压强大、进给快，可以实现超硬耐磨地层的高速切削，钻头使用寿命长的优点，节约钻井费用等特点，广泛在钻井工程中应用。

Description

尖齿PDC钻头

技术领域

本发明涉及石油钻井工程用PDC钻头，特别涉及一种尖齿PDC钻头。

背景技术

传统的石油钻井用的PDC钻头，其结构一般为圆柱横齿和圆柱立齿，其切削方式分别为切入式和犁入式。这种结构的PDC石油钻头为石油开采钻井工程作出了贡献，但其同时存在着如下的缺点或不足：①圆柱横齿采用切入方式切削岩石，圆柱横齿与岩石的接触面积较大，切削阻力大，不易切入地层，因此易崩碎复合片。②磨损快，切削效率低，随着复合片的磨损，切削面迅速由立体圆角逐渐变成平角，钻头切削的面积逐渐增大，切削压强降低，使进给量不断减小，钻头弧顶逐渐变小，使钻头很快失去切削能力。③圆柱立齿的金刚石层厚度偏低，使用寿命较短，切削效果差。

发明内容

本发明的目的是提供一种尖齿PDC钻头，采用钻头基体切削刀翼上安装排列的尖齿形主切削齿和半圆柱面或半圆形平面保径齿的组合结构，使钻井切入式和犁入式地层切削方式变为圆锥裂岩式切削方式，其与岩层接触的面积非常小，切削压强非常大，很容易扎入岩层并将岩层裂开，速度快，效率高，有效地克服或避免上述现有技术中存在的缺点或不足。

本发明所述的尖齿PDC钻头，包括钻头基体及其上安装的主切削齿、保护齿、保径齿，所述钻头基体为钢体结构，公称直径为127—431.8mm，冠部有2-8个切削刀翼。在切削刀翼的旁边设有4—18个水眼，水眼于基体内部腔体相通。所述主切削齿为尖齿结构，安装于切削刀翼的上部，保护齿安装于每个切削刀翼最下端一颗主切削齿后，保径齿安装于切削刀翼下部，为半圆柱面或半圆形平面结构。

其中，所述主切削齿采用尖齿，其切削方式为尖齿裂岩的方式进行切削。所述基体冠部的切削刀翼为弧线状，其弧线角α1为0°—45°，圆角R为0—90mm。所述切削刀翼上至少安装有三个主切削齿，主切削齿的总高h2为5—20mm，台阶高度h1为3—18mm，台阶直径φ2为10—25mm。所述主切削齿以前倾或后倾的方式安装于切削刀翼上，其前倾角α2为0°—20°，后倾角α3为0—20°。所述每个切削刀翼的最下端的一个主切削齿后安装有0—1个保护齿，其结构为圆柱横齿。

本发明与现有技术相比较具有如下优点：

1、尖齿的切削方式是扎入式，由于尖齿非常尖锐，与岩层接触的面积非常小，其切削压强非常大，很容易就扎入岩层并将岩层裂开。

2、主切削齿为尖齿裂岩的切削方式进行切削，切削速度快、效率高，一般为横齿切削速度的2倍以上。

3、尖齿顶端的体积小，其切削有效面的增大速度明显降低，钻井效率高，成本低。

4、增加了尖齿上端金刚石层的厚度，比圆柱立齿的使用寿命长。

附图说明

图1为本发明的一种实施例结构示意图；

图2为按图1所示的俯视结构示意图；

图3为按图2所示的A-A结构示意图；

图4为按图2所示的B-B结构示意图；

图5为按图2所示的B-B结构示意图；

图6为按图1所示的主切削齿结构示意图。

具体实施方式

参阅图1-图6，一种尖齿PDC钻头，包括钻头基体1及其上安装的主切削齿2、保护齿3、保径齿4，钻头基体1为钢体结构，公称直径为127—431.8mm，冠部有2-8个切削刀翼5。在切削刀翼5的旁边设有4—18个水眼6，水眼与基体内部腔体相通。主切削齿2为尖齿结构，安装于切削刀翼5的上部，保护齿3安装于每个切削刀翼最下端一颗主切削齿2后，保径齿4安装于切削刀翼5下部，为半圆柱面或半圆形平面结构。

主切削齿2采用尖齿，其切削方式为尖齿裂岩的方式进行切削。基体1冠部的切削刀翼5为弧线状，其弧线角α1为0°—45°，图中表示为30°；圆角R为0—90mm，图中表示为45mm。切削刀翼5上至少安装有3个主切削齿2，主切削齿2的台阶直径φ2为10—25mm，图中表示为17mm；总高h2为5—20mm，图中表示为12mm；台阶高度h1为3—18mm，图中表示为11mm。主切削齿2以前倾或后倾的方式安装于切削刀翼5上，其前倾角α2为0°-20°，图中表示为10°；后倾角α3为0-20°，图中表示为10°。每个切削刀翼5的最下端的一个主切削齿2后安装有0—1个保护齿3，其结构为圆柱横齿。

Claims (6)

1.一种尖齿PDC钻头，包括钻头基体及其上安装的主切削齿、保护齿、保径齿，所述钻头基体为钢体结构，公称直径为127—431.8mm，冠部有2-8个切削刀翼，在切削刀翼的旁边设有4—18个水眼，水眼与基体内部腔体相通，其特征在于所述主切削齿为尖齿结构，安装于切削刀翼的上部，保护齿安装于每个切削刀翼最下端一颗主切削齿后，保径齿安装于切削刀翼下部，为半圆柱面或半圆形平面结构。

2.根据权利要求1所述的尖齿PDC钻头，其特征在于所述主切削齿为尖齿裂岩的切削方式进行切削。

3.根据权利要求1所述的尖齿PDC钻头，其特征在于所述基体冠部的切削刀翼为弧线状，其弧线角α1为0°—45°，圆角R为0—90mm。

4.根据权利要求1所述的尖齿PDC钻头，其特征在于所述切削刀翼上至少安装有三个主切削齿，主切削齿的总高h2为5—20mm，台阶高度h1为3—18mm，台阶直径φ2为10—25mm。

5.根据权利要求1所述的尖齿PDC钻头，其特征在于所述主切削齿以前倾或后倾的方式安装于切削刀翼上，其前倾角α2为0—20°，后倾角α3为0—20°。

6.根据权利要求1所述的尖齿PDC钻头，其特征在于所述每个切削刀翼的最下端的一个主切削齿后安装有0—1个保护齿，其结构为圆柱横齿。