CN109779533A - Pdc钻头 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种PDC钻头，其包括钻头冠部、过渡结构以及接头，钻头冠部的顶侧端设有切削刀翼，切削刀翼上设置有多个用于容纳切削齿的齿孔；过渡结构固定连接于钻头冠部的底侧端；接头连接于过渡结构，接头能够带动钻头冠部旋转，以使钻头冠部能够钻进；并且沿钻头冠部的延伸方向，接头能够相对过渡结构往复滑动，在PDC钻头运行过程中，接头上下震动的过程中，不会带动钻头冠部脱离岩层，因此也就不会造成切削齿的撞击损坏，提高了PDC钻头的使用寿命。

Description

PDC钻头

技术领域

本发明涉及一种石油钻井技术，具体而言，涉及一种切削齿。本发明还涉及一种PDC钻头。

背景技术

传统的石油钻井用的PDC钻头，通常为螺杆式钻头，其钻头冠部与接头固定连接为一体，接头又通过螺纹与钻具螺杆相连，然后随钻具螺杆一起转动从而进行钻进。这种结构的PDC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：当螺杆式钻头产生跳跃时，钻头可以随螺杆一体震动，使PDC钻头上的切削齿提离底层，上下随机冲击，从而造成PDC钻头的切削齿崩坏，降低了使用寿命。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种PDC钻头，以提高其使用寿命。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种PDC钻头，包括钻头冠部、过渡结构以及接头，钻头冠部的顶侧端设有切削刀翼，所述切削刀翼上设置有多个用于容纳切削齿的齿孔；过渡结构固定连接于所述钻头冠部的底侧端；接头连接于所述过渡结构，所述接头能够带动所述钻头冠部旋转；并且沿所述钻头冠部的延伸方向，所述接头能够相对所述过渡结构往复滑动。

根据本发明的一实施方式，其中所述过渡结构和所述接头两者中的一者具有导轨，所述过渡结构和所述接头两者中的另一者具有与所述导轨配合的导槽，所述导轨沿所述钻头冠部的延伸方向延伸。

根据本发明的一实施方式，其中所述过渡结构具有中心腔体，所述过渡结构的背离所述钻头冠部的一侧壁上具有开口，所述接头包括插入端和伸出端，所述插入端由所述开口插入所述腔体内，在垂直于所述钻头冠部的延伸方向，所述插入端的正投影覆盖所述伸出端的正投影，以防止所述插入端从所述腔体中脱离。

根据本发明的一实施方式，其中所述接头还包括连接部，所述连接部连接于所述插入端和所述伸出端之间，在垂直于所述钻头冠部的延伸方向，所述连接部的正投影覆盖所述伸出端的正投影，所述插入端的正投影覆盖所述连接部的正投影。

根据本发明的一实施方式，其中所述连接部为棱柱形结构，所述开口与所述连接部匹配。

根据本发明的一实施方式，其中所述连接部的外周设有突出部，所述突出部沿所述钻头冠部的延伸方向延伸，所述开口设有与所述突出部匹配的凹槽，以使得所述突出部能够在所述凹槽内滑动；以及/或者，所述连接部的外周设置有凹槽，所述凹槽沿所述钻头冠部的延伸方向，所述开口设有与所述凹槽匹配的突出部，以使得所述突出部能够在所述凹槽内滑动。

根据本发明的一实施方式，其中所述PDC钻头还可以包括切削齿，所述切削齿固定设置于所述齿孔内。

根据本发明的一实施方式，其中所述PDC钻头还包括水槽，所述水槽设置于相邻的所述切削刀翼之间，所述水槽中设置有水眼，所述水眼与水源连通。

根据本发明的一实施方式，其中所述PDC钻头还包括保护齿和保径齿，所述保径齿设置于所述钻头本体的冠部的外周面，所述保护齿设置于所述切削齿和所述保径齿之间。

根据本发明的一实施方式，其中所述接头具有中心空腔，所述中心空腔连通所述水眼与所述水源。

由上述技术方案可知，本发明的PDC钻头的优点和积极效果在于：PDC钻头的接头能够带动所述钻头冠部旋转，以使钻头冠部能够钻进；并且沿所述钻头冠部的延伸方向，所述接头能够相对所述过渡结构往复滑动，由此在PDC钻头运行过程中，接头上下震动的过程中，不会带动钻头冠部脱离岩层，因此也就不会造成切削齿的撞击损坏，提高了PDC钻头的使用寿命。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是根据一示例性实施方式示出的一种PDC钻头的结构图。

图2是图1中的PDC钻头的A-A剖面图。

图3是图1中的钻头冠部的结构图。

图4是图1中的钻头冠部去除切削齿后的俯视图。

图5是图1中的保护套的纵向剖视图。

图6是图5中的保护套的仰视图。

图7是图1中的接头的主视图。

图8是图7中的接头的仰视图。

其中，附图标记说明如下：

1、切削齿； 2、钻头冠部；

3、切削刀翼； 4、水眼；

5、保护套； 6、接头；

7、齿孔； 8、腔体；

61、插入端； 62、连接部；

63、伸出端。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

图1是根据一示例性实施方式示出的一种PDC钻头的结构图。图2是图1中的PDC钻头的A-A剖面图。图3是图1中的钻头冠部的结构图。

参照图1至图3，根据本发明的一个方面，提供了一种PDC钻头，所述PDC钻头可以包括钻头冠部2、过渡结构以及接头6。钻头冠部2的顶侧端可以设有切削刀翼3，根据本发明的一具体实施方式，其中钻头冠部2可以具有2-8个切削刀翼3，但不以此为限，可以根据实际需要进行选择。所述切削刀翼3上可以设置有多个用于容纳切削齿1的齿孔7。根据本发明的一实施方式，其中所述PDC钻头还可以包括切削齿1，所述切削齿1可以固定设置于所述齿孔7内。

根据本发明的一具体实施方式，其中过渡结构可以固定连接于所述钻头冠部2的底侧端。接头6可以连接于所述过渡结构，所述接头6能够带动所述钻头冠部2旋转，由此接头6在旋转过程中，钻头冠部2可以与接头6一同旋转，进而可以进行钻进。可以理解的是，在钻头冠部2的旋转方向，接头6和钻头冠部2两者不会发生相对旋转。

除此，沿所述钻头冠部2的延伸方向，所述接头6能够相对所述过渡结构往复滑动，在接头6发生上下震动的过程中，钻头冠部2可不随接头6一同震动，钻头冠部2的切削齿1也就不会脱离被切削的岩层，从而提高了切削齿1的使用寿命，也就提高了PDC钻头的使用寿命。

根据本发明的一实施方式，其中所述过渡结构和所述接头6两者中的一者可以具有导轨，所述过渡结构和所述接头6两者中的另一者可以具有与所述导轨配合的导槽，所述导轨可以沿所述钻头冠部2的延伸方向延伸，通过该导轨在导槽内相对滑动，可以实现接头6与过渡结构的相对滑动，从而可以避免钻头冠部2相对接头6震动。过渡结构与接头6的配合可以有多种结构形式，例如但不限于，参照图5和图6，根据本发明的一实施方式，其中所述过渡结构可以具有中心腔体8，例如但不限于，该过渡结构可以为壳体状保护套5，以包围于接头6的外围，导轨可以设置于过渡结构的与接头6相对的内壁上，导槽可以设置于接头6的与过渡结构相对的外壁上，可以理解的是，导轨也可以设置于上述接头6上，导槽可以设置于过渡结构上，都在本发明的保护范围内，只要实现导轨和导槽的配合，都在本发明的保护范围内。

继续参照图5和图6，更具体地，该保护套5可以具有中心沉孔，该中心沉孔的延伸方向可以与钻头冠部2的延伸方向相同，且该中心沉孔的靠近钻头冠部2的一端直径尺寸可以大于远离钻头冠部2的一端的直径尺寸，以使接头6的插入端61限制于该中心沉孔内。接头6的插入端61可以限位于中心沉孔内，并卡设于该中心沉孔的台阶处，以防止接头6与过渡结构脱离。可以理解的是，该接头6与过渡结构的配合可以类似为活塞式结构，其中接头6可以相当于活塞杆结构，过渡结构可以相当于缸体结构，但不以此为限，接头6与过渡结构的具体结构形式可以互换，都在本发明的保护范围内。

参照图7和图8，根据本发明的一具体实施方式，其中所述过渡结构的背离所述钻头冠部2的一侧壁上可以具有供接头6插入的开口。根据本发明的一具体实施方式，其中所述接头6可以包括插入端61和伸出端63，所述插入端61可以由所述开口插入所述腔体8内，接头6可以沿钻头冠部2的延伸方向往复移动。根据本发明的一具体实施方式，其中在垂直于钻头冠部2的延伸方向上，开口的截面尺寸可以小于腔体8的截面尺寸，从而可以将插入端61限位于腔体8内。根据本发明的一具体实施方式，其中在垂直于所述钻头冠部2的延伸方向，所述插入端61的正投影可以覆盖所述伸出端63的正投影。

继续参照图7和图8，根据本发明的一实施方式，其中所述接头6还可以包括连接部62，所述连接部62可以连接于所述插入端61和所述伸出端63之间，在垂直于所述钻头冠部2的延伸方向上，所述连接部62的正投影可以覆盖所述伸出端63的正投影，以节省接头6的制作材料，降低制作成本，所述插入端61的正投影可以覆盖所述连接部62的正投影，并不以此为限，连接部62的正投影可以覆盖所述伸出端63的正投影，都在本发明的保护范围内。

继续参照图7和图8，根据本发明的一实施方式，其中所述连接部62可以为棱柱形结构，所述开口与所述连接部62匹配，例如但不限于，该连接部62可以为三棱柱体结构、六面体结构以及五棱柱体结构等多棱柱体结构，开口可以为与连接部62匹配的形状，以使连接部62能够顺利通过该开口。可以理解的是，在垂直于连接部62的延伸方向上，连接部62的横截面可以为椭圆形结构，五角星结构或者伞形结构，都在本发明的保护范围内，只要能够实现可以防止连接部62与过渡结构的相对转动，都在本发明的保护范围内。在工作过程中，钻头冠部2可以与接头6一起旋转，以将旋转动力传递至钻头冠部2。

根据本发明的一实施方式，其中所述连接部62的外周可以设有突出部，所述突出部可以沿所述钻头冠部2的延伸方向延伸，所述开口可以设有与所述突出部匹配的凹槽，以使突出部能够在凹槽内滑动，实现接头6与过渡结构的相对滑动。根据本发明的另一具体实施方式，其中所述连接部62的外周可以设置有凹槽，所述凹槽可以沿所述钻头冠部2的延伸方向，所述开口可以设有与所述凹槽匹配的突出部，该突出部可以在该凹槽内滑动，以实现接头6与过渡结构的相对滑动。

参照图1至图4，根据本发明的一实施方式，其中所述PDC钻头还可以包括水槽，所述水槽可以设置于相邻的所述切削刀翼3之间，所述水槽中可以设置有水眼4，所述水眼4可以与水源连通。根据本发明的一具体实施方式，其中在钻头冠部2的切削刀翼3上可以设有4—40个水眼4，水眼4可以与接头6内的中心空腔相通。

根据本发明的一实施方式，其中所述PDC钻头还可以包括保护齿和保径齿，所述保径齿可以设置于所述钻头冠部2的外周面，所述保护齿可以设置于所述切削齿1和所述保径齿之间。

继续参照图7和图8，根据本发明的一实施方式，其中所述接头6可以具有中心空腔，所述中心空腔可以连通所述水眼4与所述水源。

本发明提供的PDC钻头，钻头冠部2可以与接头6为分体式结构，从而可以使得接头6能够自由上下活动，避免钻头冠部2的切削齿1受到震动而被崩坏，以提高切削齿1的使用寿命。

根据本发明提供的PDC钻头，其中该PDC钻头可以包括钻头冠部2及其上安装的切削齿1，该切削齿1可以为金刚石复合片或金刚石聚晶。根据本发明的一具体实施方式，其中切削齿1可以焊接于齿孔7内。根据本发明的一具体实施方式，其中钻头冠部2可以为钢体结构，其钻头冠部2可以为刀翼式结构。根据本发明提供的一具体实施方式，其中钻头冠部2的公称直径可以为5—17英寸，或者公称直径可以为127—431.8mm。保护套5与钻头冠部2可以固定连接，例如但不限于可以采用焊接，紧固件连接等连接方式，接头6的插入端61可以穿入过渡结构内，由于接头6与过渡结构周向上并不发生相对旋转，进而由接头6带动钻头冠部2旋转。

根据本发明的一具体实施方式，其中所述钻头冠部2上可以设有2-8个切削刀翼3。每个切削刀翼3上至少可以安装有10个切削齿，切削齿的直径可以为10—25mm，总高可以为5—20mm，但不以此为限。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的各方面。

Claims (10)

1.一种PDC钻头，其特征在于，包括：

钻头冠部，其顶侧端设有切削刀翼，所述切削刀翼上设置有多个用于容纳切削齿的齿孔；

过渡结构，固定连接于所述钻头冠部的底侧端；以及

接头，连接于所述过渡结构，所述接头能够带动所述钻头冠部旋转；并且沿所述钻头冠部的延伸方向，所述接头能够相对所述过渡结构往复滑动。

2.如权利要求1所述的PDC钻头，其特征在于，所述过渡结构和所述接头两者中的一者具有导轨，所述过渡结构和所述接头两者中的另一者具有与所述导轨配合的导槽，所述导轨沿所述钻头冠部的延伸方向延伸。

3.如权利要求1所述的PDC钻头，其特征在于，所述过渡结构具有中心腔体，所述过渡结构的背离所述钻头冠部的一侧壁上具有开口，所述接头包括插入端和伸出端，所述插入端由所述开口插入所述腔体内，在垂直于所述钻头冠部的延伸方向，所述插入端的正投影覆盖所述伸出端的正投影，以防止所述插入端从所述腔体中脱离。

4.如权利要求3所述的PDC钻头，其特征在于，所述接头还包括连接部，所述连接部连接于所述插入端和所述伸出端之间，在垂直于所述钻头冠部的延伸方向，所述连接部的正投影覆盖所述伸出端的正投影，所述插入端的正投影覆盖所述连接部的正投影。

5.如权利要求4所述的PDC钻头，其特征在于，所述连接部为棱柱形结构，所述开口与所述连接部匹配。

6.如权利要求4所述的PDC钻头，其特征在于，所述连接部的外周设有突出部，所述突出部沿所述钻头冠部的延伸方向延伸，所述开口设有与所述突出部匹配的凹槽，以使得所述突出部能够在所述凹槽内滑动；以及/或者，所述连接部的外周设置有凹槽，所述凹槽沿所述钻头冠部的延伸方向，所述开口设有与所述凹槽匹配的突出部，以使得所述突出部能够在所述凹槽内滑动。

7.如权利要求1至6中任一项所述的PDC钻头，其特征在于，所述PDC钻头还可以包括切削齿，所述切削齿固定设置于所述齿孔内。

8.如权利要求7所述的PDC钻头，其特征在于，所述PDC钻头还包括水槽，所述水槽设置于相邻的所述切削刀翼之间，所述水槽中设置有水眼，所述水眼与水源连通。

9.如权利要求8所述的PDC钻头，其特征在于，所述PDC钻头还包括保护齿和保径齿，所述保径齿设置于所述钻头本体的冠部的外周面，所述保护齿设置于所述切削齿和所述保径齿之间。

10.如权利要求8所述的PDC钻头，其特征在于，所述接头具有中心空腔，所述中心空腔连通所述水眼与所述水源。