CN107386986A - 一种带滚轮式规径的pdc钻头 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带滚轮式规径的PDC钻头。规径表面设置有可转动的滚轮；其中，滚轮可以通过轴承设置在规径凹槽中，轴承为滑动轴承或滚动轴承，滚轮表面覆盖或镶嵌有PDC齿、聚晶或硬质合金耐磨材料组成的耐磨层，可以在规径上设置多个滚轮。本发明在大曲率井眼轨迹的定向钻井中，采用滚轮式规径结构，规径与井壁的摩擦力由原来的滑动摩擦变成了滚动摩擦，大幅度减小了规径与井壁的摩擦力，钻头扭矩波动随之减弱，其定向工具面稳定性得到大幅度提高，满足了大曲率定向钻井的需要。
Description
技术领域
本发明属于钻头设计制造技术领域，尤其属于一种石油、地质用回转钻进钻头的设计与制造技术，特别涉及一种带滚轮式规径的PDC钻头。
背景技术
目前，在石油、地质等领域广泛使用包括PDC齿作为切削齿的回转钻进钻头，这类钻头简称PDC钻头。PDC钻头具有机械钻速高，钻头进尺寿命长等优点。由于地层的不均质性质，PDC钻头在井底钻进工作时往往处于一种不稳定的工作状态。为提高钻头的工作稳定性，通常PDC钻头在每个刀翼上切削齿的末端都增加有一块与井壁接触的光滑面来提高钻头的工作稳定性，该光滑面称作规径。规径越宽越长则规径与井壁的接触面积越多，钻头的工作稳定性越强。但在定向井钻头中，某些井眼轨迹曲率非常大，此时较多的规径表面会和地层接触挤压，产生不利于钻头钻进的摩擦阻力，同时较大的摩擦阻力会造成钻头拖压等现象使扭矩波动剧烈，造成定向工具面非常难以控制，无法保证定向钻进中井眼轨迹质量。如减短规径长度，则钻头的工作稳定性大幅降低，严重影响钻头使用寿命。PDC钻头的规径设计在大曲率的定向井钻头设计中存在两难选择。
发明内容
本发明根据现有技术的不足公开了一种带滚轮式规径的PDC钻头。本发明要解决的问题就是提供一种在大曲率的定向钻进中能有效提高钻头的定向工具面稳定性，同时又能维持钻头具有较好的工作稳定性的PDC钻头结构。
本发明通过以下技术方案实现：
一种带滚轮式规径的PDC钻头，钻头包括钻头本体和接头，钻头本体包括刀翼和规径，PDC齿钎焊在刀翼上，其特征在于：所述规径表面设置有可转动的滚轮。
所述滚轮通过轴承设置在规径凹槽中。
所述轴承为滑动轴承或滚动轴承。
所述滚轮表面覆盖或镶嵌有PDC齿、聚晶或硬质合金耐磨材料组成的耐磨层。
所述规径上设置有多个滚轮。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
1、在大曲率井眼轨迹的定向钻井中，采用滚轮式规径结构，规径与井壁的摩擦力由原来的滑动摩擦变成了滚动摩擦，因此大幅度减小了规径与井壁的摩擦力，钻头扭矩波动随之减弱，其定向工具面稳定性得到大幅度提高，满足了大曲率定向钻井的需要。
2、滚轮式规径在磨损后可进行更换，这样钻头的外径就能重新得到修正，有利于钻井的井径质量的保证。
附图说明
图1是本发明PDC钻头结构示意图；
图2是滚轮式规径局部放大结构示意图。
图中，1是接头，2是规径，21是轴承，22是滚轮，3是刀翼，4是PDC齿。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，本实施例只用于对本发明进行进一步的说明，但不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据上述本发明的内容作出的一些非本质的改进和调整也属于本发明保护的范围。
结合附图。
带滚轮式规径的PDC钻头，钻头包括钻头本体和接头1，钻头本体包括刀翼3和规径2，PDC齿4钎焊在刀翼3上，规径2表面设置有可转动的滚轮22。滚轮22通过轴承21设置在规径1凹槽中。轴承21为滑动轴承或滚动轴承。滚轮22表面覆盖或镶嵌有PDC齿、聚晶或硬质合金耐磨材料组成的耐磨层。规径2上可以设置有多个滚轮21。
如图1所示，本发明包括PDC齿4、钻头本体和接头1，钻头本体安装在接头1上，钻头本体由钻头刀翼3、规径2组成，PDC齿4钎焊在刀翼3上。参见图2，规径2采用滚轮式结构，滚轮22与轴承21配合实现滚轮22灵活转动，轴承21通过轴承座焊接或钎焊在钻头本体上，装配后滚轮22的外径表面与钻头外径平齐。
滚轮22表面可镶嵌耐磨性更高的PDC齿、聚晶、硬质合金等耐磨材料，提高滚轮22与井壁接触时的耐磨能力。
本例在规径2表面设置了一个滚轮22结构，实际上根据钻探地质耐磨性能的需要，可设置多个滚轮22结构。
Claims (5)
1.一种带滚轮式规径的PDC钻头，钻头包括钻头本体和接头，钻头本体包括刀翼和规径，PDC齿钎焊在刀翼上，其特征在于：所述规径表面设置有可转动的滚轮。
2.根据权利要求1所述的带滚轮式规径的PDC钻头，其特征在于：所述滚轮通过轴承设置在规径凹槽中。
3.根据权利要求2所述的带滚轮式规径的PDC钻头，其特征在于：所述轴承为滑动轴承或滚动轴承。
4.根据权利要求2所述的带滚轮式规径的PDC钻头，其特征在于：所述滚轮表面覆盖或镶嵌有PDC齿、聚晶或硬质合金耐磨材料组成的耐磨层。
5.根据权利要求1至4任一项所述的带滚轮式规径的PDC钻头，其特征在于：所述规径上设置有多个滚轮。
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