CN109538128A - 一种防震pdc钻头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防震PDC钻头，涉及PDC钻头技术领域，解决了现有PDC钻头在正常工况下由于其自身结构和对外连接结构不具备防震性能，导致钻头产生震动大以及切削效率较低的技术问题。一种防震PDC钻头，包括上下依次连接设置的胎体和连接台，所述的胎体上设置有水孔，水孔的内部设置有喷头，胎体上设置有刀翼，刀翼的上端设置有许多个切削齿，切削齿的下方位于刀翼上设置有许多个辅助切削齿，刀翼的下端还设置有许多保径齿，连接台上设置有呈上下位置关系分布的上连接槽和下连接槽，下连接槽的下端设置有辅助连接槽，辅助连接槽为形状规则的半圆形凹槽，连接台的中间设置有卡紧台阶，卡紧台阶为两个直径不同的外圆柱面形成交错阶梯状的台阶。

Description

一种防震PDC钻头
技术领域
本发明属于PDC钻头技术领域，更具体的是涉及一种防震PDC钻头。
背景技术
PDC钻头是聚晶金刚石复合片钻头的简称。是地质钻探行业常用的一种钻井工具。其实它的演变是从金刚钻演变来的，胎体式金刚石复合片(PDC)钻头是将金刚石复合片通过钎焊方式焊接在钻头胎体上的一种切削型钻头。胎体钻头用碳化钨粉末烧结而成，用人造聚晶金刚石复合片钎焊在碳化钨胎体上，用天然金刚石保径。近年间，PDC切削齿的质量和类型都发生了巨大的变化。如果将20世纪80年代的齿与当今的齿进行比较的话，差异是相当大的。由于混合工艺与制造工艺的变化，当今的切削齿的质量性能要好得多，使钻头的抗冲蚀以及抗冲击能力都大为提高。工程师们还对碳化钨基片与人造金刚石之间的界面进行了优化，以提高切削齿的韧性。层状金刚石工艺方面的革新也被用于提高产品的抗磨蚀性和热稳定性。除了材料和制造工艺方面的发展以外，PDC产品在齿的设计技术和布齿方面也实现了重大的突破。现在，PDC产品已可被用于以前所不能应用的地区，如更硬、磨蚀性更强和多变的地层。这种向新领域中的扩展，对金刚石(固定切削齿)钻头和牙轮钻头之间的平衡发生了很大的影响。最初，PDC钻头只能被用于软页岩地层中，原因是硬的夹层会损坏钻头。但由于新技术的出现以及结构的变化，目前PDC钻头已能够用于钻硬夹层和长段的硬岩地层了。PDC钻头正越来越多地为人们所选用，特别是随着PDC齿质量的不断提高，这种情况越发凸显。由于钻头设计和齿的改进，PDC钻头的可定向性也随之提高，这进一步削弱了过去在马达钻井中牙轮钻头的优势。目前，PDC钻头每天都在许多地层的钻井应用中排挤掉牙轮钻头的市场，已成为日常生活里人们对市场开发中必不可少的钻探生产工具之一，但是其在自身结构上仍是存在着一些弊端，诸如因防震性能存在未知导致其稳定性不好的情况出现，这样的话会严重威胁到钻头的使用寿命，也会极大地降低钻头的切削生产效率，在其结构的改进和完善这方面，需要引起人们极大的关注与重视。
发明内容
为了克服上述技术不足，本发明提供一种防震PDC钻头，解决了现有PDC钻头在正常工况下由于其自身结构和对外连接结构不具备防震性能，导致钻头产生震动大以及切削效率较低的技术问题。
本发明为了实现上述目的，具体采用以下技术方案：
一种防震PDC钻头，包括上下依次连接设置的胎体和连接台，所述的胎体上设置有水孔，水孔的内部设置有喷头，胎体上设置有刀翼，刀翼的上端设置有许多个切削齿，切削齿的下方位于刀翼上设置有许多个辅助切削齿，刀翼的下端还设置有许多保径齿，连接台上设置有呈上下位置关系分布的上连接槽和下连接槽，下连接槽的下端设置有辅助连接槽，辅助连接槽为形状规则的半圆形凹槽，连接台的中间设置有卡紧台阶，卡紧台阶为两个直径不同的外圆柱面形成交错阶梯状的台阶。
进一步地，各个切削齿与同一个平面之间呈不同角度的倾角设置，且每一个切削齿延伸出刀翼的高度各不相同，也就是说每一个切削齿都具有自己独特的摆放角度，这样的结构设计可以让钻头适应不同对象的各种切削角度，比如各种环境介质下的不规则物体表面，极大地提升了钻头在工作时的平稳性，最大程度地实现了切削齿的受力均匀程度，进而也极大地提升了钻头的切削效率，也提升了钻头的防震性能。
进一步地，喷头的外表面为全螺纹结构，喷头的上半部分设置有上螺纹，喷头的下半部分设置有下螺纹，下螺纹的螺距与上螺纹的螺距相等，通过上螺纹与下螺纹与水孔的连接配合，加强了喷头在水孔中的稳定性，使得喷头在钻头旋转的过程中不易掉落，避免了因喷头掉落导致钻头损坏的现象发生。
进一步地，保径齿排列所成的直线与辅助切削齿排列所成的直线的位置关系互为平行，这样的结构设计使得保径齿与辅助切削齿在旋转时对外界介质的切割相辅相成，互为增强切削效率及效果，通过会更彻底的切削来增强钻头的防震性能。
进一步地，胎体的中心连接有呈锥形的加强凸起，由于加强凸起设置在胎体的中心且相对于胎体在位置上形成了凸出部分，这样的结构设计使得加强凸起在随着胎体的共同转动过程中会优先触碰到待冲钻主体，做出预先一步的切削施工作业，避免出现钻头因突然遇到坚硬物体或地表而产生震动的情况，不仅提升了钻头的防震性能和效果，也极大地提升了钻头的工作效率。
本发明的工作原理为：
本发明在使用时，我们主要阐述其在自身结构上的改进优势，来实现其自身防震性能提升的显著效果所对应的工作原理。在使用时，首先人们将所需动力装置与钻头的连接台相连接，由于卡紧台阶的设置使连接装置与连接台的摩擦力增大，两者可以更加紧固地连接在一起，连接台的上半部分设置了上连接槽和下连接槽，连接槽的下端还设置了辅助连接槽，对应的连接装置可以通过三个连接槽的限位作用更为紧固地与钻头相连接。
胎体上的刀翼上设置了诸多个切削齿、辅助切削齿和保径齿，由于各个切削齿的倾角和高度各不相同，每个切削齿相对于同一个平面都存在不同大小的倾角，也就是说本发明钻头上的每一个切削齿都具有自己独特的摆放角度，这样的结构设计可以让钻头适应不同对象的各种切削角度，比如各种环境介质下的不规则物体表面，极大地提升了钻头在工作时的平稳性，最大程度地实现了切削齿的受力均匀程度，进而也极大地提升了钻头的切削效率，也提升了钻头的防震性能。
在正常工况下，钻头开始旋转对介质表面进行切削冲钻，此时强化凸块优先与钻头接触工作表面，使得强化凸块可以先对较硬的介质物体表面进行冲压破碎的操作流程，为钻头的下一步工作打好了一定的基础，提升了钻头的防震性能的同时，也避免了钻头受到坚硬物体的磕碰导致其使用寿命受损，以上就是本发明的工作原理。
本发明相比现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的刀翼上设置有诸多个切削齿，与传统的PDC钻头相比，本发明的每个切削齿相对于同一个平面都存在不同大小的倾角，也就是说本发明钻头上的每一个切削齿都具有自己独特的摆放角度，这样的结构设计可以让钻头适应不同对象的各种切削角度，比如各种环境介质下的不规则物体表面，极大地提升了钻头在工作时的平稳性，最大程度地实现了切削齿的受力均匀程度，进而也极大地提升了钻头的切削效率，也提升了钻头的防震性能。
2、本发明在胎体的中心处设置了强化凸块，强化凸块突出于整个胎体之上，在使用时强化凸块优先与钻头接触工作表面，使得强化凸块可以先对较硬的介质物体表面进行冲压破碎的操作流程，为钻头的下一步工作打好了一定的基础，提升了钻头的防震性能的同时，也避免了钻头受到坚硬物体的磕碰导致其使用寿命受损。
3、本发明刀翼上设置的保径齿的设置角度所成的直线与辅助切削齿的设置角度所成的直线关系互为平行，这样的结构设计使得保径齿与辅助切削齿在旋转时对外界介质的切割相辅相成，互为增强切削效率及效果，通过会更彻底的切削来增强钻头的防震性能。
4、本发明相对于传统的钻头增加了一个连接槽，使钻头与工作装置的连接变得更为牢固、紧凑，并且下连接槽的下端设置了一个辅助连接槽，使装置在与钻头连接时多出了一个限位的卡死效果，使钻头在正常工况下变得更加平稳，加强了钻头的防震性能。
5、本发明的连接台上设置了卡紧台阶，卡紧台阶为钻头和所需要连接的装置之间增加了一层摩擦力，为钻头的稳定性做出了一定的提升，结构简单且使用方便合理。
6、本发明的喷头外表面为全螺纹结构，通过上螺纹与下螺纹与水孔的连接配合，加强了喷头在水孔中的稳定性，使得喷头在钻头旋转的过程中不易掉落，避免了因喷头掉落导致钻头损坏的现象发生。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的三维角度结构示意图；
图3是A的放大结构示意图；
图4是下连接槽的结构示意图；
图5是喷头的结构示意图；
图6是喷头的剖视结构示意图。
附图标记：1、胎体，2、刀翼，3、切削齿，4、强化凸块，5、保径齿，6、上连接槽，7、下连接槽，701、辅助连接槽，8、卡紧台阶，9、连接台，10、辅助切削齿，11、水孔，12、喷头，12-1、上螺纹，12-2、下螺纹。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合图1至图3对本发明作详细说明。
实施案例一：如图1至图6所示，例提供一种防震PDC钻头，包括上下依次连接设置的胎体1和连接台9，所述的胎体1上设置有水孔11，水孔11的内部设置有喷头12，所述的胎体1上设置有刀翼2，刀翼2的数量为五个，所述刀翼2的上端设置有许多个切削齿3，切削齿3的下方位于刀翼2上设置有许多个辅助切削齿10，所述的刀翼2的下端还设置有许多保径齿5，所述的连接台9上设置有呈上下位置关系分布的上连接槽6和下连接槽7，下连接槽7的下端设置有辅助连接槽701，辅助连接槽701为形状规则的半圆形凹槽，连接台10的中间设置有卡紧台阶8，卡紧台阶8为两个直径不同的外圆柱面形成交错阶梯状的台阶。
本发明的工作原理为：
本发明在使用时，我们主要阐述其在自身结构上的改进优势，来实现其自身防震性能提升的显著效果所对应的工作原理。在使用时，首先人们将所需动力装置与钻头的连接台9相连接，由于卡紧台阶8的设置使连接装置与连接台10的摩擦力增大，两者可以更加紧固地连接在一起，连接台9的上半部分设置了上连接槽6和下连接槽7，连接槽7的下端还设置了辅助连接槽701，对应的连接装置可以通过三个连接槽的限位作用更为紧固地与钻头相连接。
胎体1上的刀翼2上设置了诸多个切削齿3、辅助切削齿10和保径齿5，由于各个切削齿3的倾角和高度各不相同，每个切削齿3相对于同一个平面都存在不同大小的倾角，也就是说本发明钻头上的每一个切削齿3都具有自己独特的摆放角度，这样的结构设计可以让钻头适应不同对象的各种切削角度，比如各种环境介质下的不规则物体表面，极大地提升了钻头在工作时的平稳性，最大程度地实现了切削齿3的受力均匀程度，进而也极大地提升了钻头的切削效率，也提升了钻头的防震性能。
在正常工况下，钻头开始旋转对介质表面进行切削冲钻，此时强化凸块4优先与钻头接触工作表面，使得强化凸块4可以先对较硬的介质物体表面进行冲压破碎的操作流程，为钻头的下一步工作打好了一定的基础，提升了钻头的防震性能的同时，也避免了钻头受到坚硬物体的磕碰导致其使用寿命受损，以上就是本发明的工作原理。
实施案例二：如图1和图2所示，本实施是在实施例1的基础上进一步优化，本实施例重点阐述与实施例1相比的改进之处，相同之处不再赘述，所述的各个切削齿3与同一个平面之间呈不同角度的倾角设置，且每一个切削齿3延伸出刀翼2的高度各不相同，也就是说每一个切削齿3都具有自己独特的摆放角度，这样的结构设计可以让钻头适应不同对象的各种切削角度，比如各种环境介质下的不规则物体表面，极大地提升了钻头在工作时的平稳性，最大程度地实现了切削齿3的受力均匀程度，进而也极大地提升了钻头的切削效率，也提升了钻头的防震性能。
实施案例三：如图5和图6所示，本实施是在实施例1的基础上进一步优化，本实施例重点阐述与实施例1相比的改进之处，相同之处不再赘述，所述喷头12的外表面为全螺纹结构，所述喷头的上半部分设置有上螺纹12-1，所述喷头的下半部分设置有下螺纹12-2，下螺纹12-2的螺距与上螺纹12-1的螺距相等，通过上螺纹12-1与下螺纹12-2与水孔11的连接配合，加强了喷头12在水孔11中的稳定性，使得喷头12在钻头旋转的过程中不易掉落，避免了因喷头12掉落导致钻头损坏的现象发生。
实施案例四：如图1和图2所示，本实施是在实施例1的基础上进一步优化，本实施例重点阐述与实施例1相比的改进之处，相同之处不再赘述，所述的保径齿5排列所成的直线与辅助切削齿10排列所成的直线的位置关系互为平行，这样的结构设计使得保径齿5与辅助切削齿10在旋转时对外界介质的切割相辅相成，互为增强切削效率及效果，通过会更彻底的切削来增强钻头的防震性能。
实施案例五：如图1所示，本实施是在实施例1的基础上进一步优化，本实施例重点阐述与实施例1相比的改进之处，相同之处不再赘述，所述的胎体1的中心连接有呈锥形的加强凸起4，由于加强凸起4设置在胎体1的中心且相对于胎体1在位置上形成了凸出部分，这样的结构设计使得加强凸起4在随着胎体1的共同转动过程中会优先触碰到待冲钻主体，做出预先一步的切削施工作业，避免出现钻头因突然遇到坚硬物体或地表而产生震动的情况，不仅提升了钻头的防震性能和效果，也极大地提升了钻头的工作效率。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (5)

1.一种防震PDC钻头，包括上下依次连接设置的胎体(1)和连接台(9)，其特征在于，所述的胎体(1)上设置有水孔(11)，水孔(11)的内部设置有喷头(12)，所述的胎体(1)上设置有刀翼(2)，刀翼(2)的数量为五个，所述刀翼(2)的上端设置有许多个切削齿(3)，切削齿(3)的下方位于刀翼(2)上设置有许多个辅助切削齿(10)，所述的刀翼(2)的下端还设置有许多保径齿(5)，所述的连接台(9)上设置有呈上下位置关系分布的上连接槽(6)和下连接槽(7)，下连接槽(7)的下端设置有辅助连接槽(701)，辅助连接槽(701)为形状规则的半圆形凹槽，连接台(10)的中间设置有卡紧台阶(8)，卡紧台阶(8)为两个直径不同的外圆柱面形成交错阶梯状的台阶。
2.根据权利要求1所述的防震PDC钻头，其特征在于，所述的各个切削齿(3)与同一个平面之间呈不同角度的倾角设置，且每一个切削齿(3)延伸出刀翼(2)的高度各不相同。
3.根据权利要求1所述的防震PDC钻头，其特征在于，所述喷头(12)的外表面为全螺纹结构，所述喷头的上半部分设置有上螺纹(12-1)，所述喷头的下半部分设置有下螺纹(12-2)，下螺纹(12-2)的螺距与上螺纹(12-1)的螺距相等。
4.根据权利要求1所述的防震PDC钻头，其特征在于，所述的保径齿(5)排列所成的直线与辅助切削齿(10)排列所成的直线的位置关系互为平行。
5.根据权利要求1所述的防震PDC钻头，其特征在于，所述的胎体(1)的中心连接有呈锥形的加强块(4)，强化凸块(4)为形状金刚石。
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