CN105422012A - 主动排削式聚晶金刚石复合片钻头 - Google Patents

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Abstract

本发明提出主动排削式聚晶金刚石复合片钻头。钻头本体的半圆球状的钻头冠部上延伸出若干刀翼，刀翼的刀翼前沿和刀翼后缘的轮廓均为圆弧形，该圆弧一侧顶点与钻头本体的中心线相切，与钻头本体的中心线相切的偏离角a与钻头旋转方向相反。通过刀翼弧线形设计，使得刀翼之间形成的排屑槽形成离心泵的叶轮结构，使得钻井泥浆被一定的压强吸入切削部位，形成主动排屑效应，避免了由于人工控制泥浆泵导致钻头清洗不及时，钻头温度升高、产生泥包现象降低钻井效率的问题，在钻头直径方向上延长了刀翼轮廓的长度，降低单位直径长度上的刀翼受力，弧形刀翼在结构上比直形刀翼相比，提高了自身的强度，耐振动性能增强，提高了使用寿命。

Description

主动排削式聚晶金刚石复合片钻头
技术领域：
本发明涉及油田钻探工具领域，具体涉及主动排削式聚晶金刚石复合片钻头。
背景技术：
聚晶金刚石复合片钻头由钢制胎体、碳化钨烧结层和排布在碳化钨烧结层上的金刚石复合片组成，刀翼和刀翼之间的排泥槽布置不当也是导致排泥不畅，是形成钻头泥包的主要原因，目前的钻井泥浆主要靠泥浆泵作为动力，通过布置喷嘴来清洗钻头，而目前的PDC钻头设计中对于利用钻头本身的动力提高泥浆的排出压力，提高钻头清洗强度方面研究的不够全面。
发明内容：
为了克服背景技术中的不足，本发明提出主动排削式聚晶金刚石复合片钻头解决上述问题。
本发明的技术方案是：主动排削式聚晶金刚石复合片钻头，包括钻头本体，钻头本体的半圆球状的钻头冠部上延伸出若干刀翼，刀翼的刀翼前沿和刀翼后缘的轮廓均为圆弧形，该圆弧一侧顶点与钻头本体的中心线相切，与钻头本体的中心线相切的偏离角a与钻头旋转方向相反。
本发明具有如下有益效果：通过刀翼弧线形设计，使得刀翼之间形成的排屑槽形成离心泵的叶轮结构，在钻头钻进时，越靠近钻头边缘的线速度越大，给钻井泥浆的离心力也越大，靠近钻头附近的钻井液压强降低，使得钻井泥浆被一定的压强吸入切削部位，吸入强度和流量与钻头的转速成正比，形成主动排屑效应，岩削和泥浆被离心力甩出刀翼中心，避免了由于人工控制泥浆泵操作时，钻井泥浆的压力和流量调节不同步导致钻头清洗不及时，钻头温度升高、产生泥包现象降低钻井效率的问题，此外，通过弧形刀翼设计，在钻头直径方向上延长了刀翼轮廓的长度，降低单位直径长度上的刀翼受力，弧形刀翼在结构上比直形刀翼相比，提高了自身的强度，耐振动性能增强，提高了使用寿命。
附图说明：
附图1是本发明的结构示意图。
图中1-钻头本体，2-刀翼，3-刀翼前沿，4-刀翼后缘，5-偏离角a。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明：
由图1所示，主动排削式聚晶金刚石复合片钻头，包括钻头本体1，钻头本体1的半圆球状的钻头冠部上延伸出若干刀翼2，刀翼2的刀翼前沿3和刀翼后缘4的轮廓均为圆弧形，该圆弧一侧顶点与钻头本体1的中心线相切，亦即刀翼的旋转中心为钻头中心，该圆弧与钻头本体1的中心线相切的偏离角a5与钻头旋转方向相反，钻井泥浆在随钻头转动时产生动能的同时产生离心力，迫使预先充灌在排屑槽间泥浆旋转，在惯性离心力的作用下，泥浆自钻头中心向外周作径向运动，泥浆在流经刀翼前沿3和刀翼后缘4之间的流道的运动过程获得了能量，偏离角a5使得泥浆具有良好的液体动力特性。
通过刀翼弧线形设计，使得刀翼之间形成的排屑槽形成离心泵的叶轮结构，在钻头钻进时，越靠近钻头边缘的线速度越大，给钻井泥浆的离心力也越大，靠近钻头附近的钻井液压强降低，使得钻井泥浆被一定的压强吸入切削部位，吸入强度和流量与钻头的转速成正比，形成主动排屑效应，岩削和泥浆被离心力甩出刀翼中心，避免了由于人工控制泥浆泵操作时，钻井泥浆的压力和流量调节不同步导致钻头清洗不及时，钻头温度升高、产生泥包现象降低钻井效率的问题。
此外，通过弧形刀翼设计，在钻头直径方向上延长了刀翼轮廓的长度，降低单位直径长度上的刀翼受力，弧形刀翼在结构上比直形刀翼相比，提高了自身的强度，耐振动性能增强，提高了使用寿命。

Claims (1)

1.一种主动排削式聚晶金刚石复合片钻头，包括钻头本体(1)，其特征在于：钻头本体(1)的半圆球状的钻头冠部上延伸出若干刀翼(2)，刀翼(2)的刀翼前沿(3)和刀翼后缘(4)的轮廓均为圆弧形，该圆弧一侧顶点与钻头本体(1)的中心线相切，与钻头本体(1)的中心线相切的偏离角a(5)与钻头旋转方向相反。
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