CN112211559B - 一种模块化组装式钢体pdc钻头 - Google Patents
一种模块化组装式钢体pdc钻头 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112211559B CN112211559B CN202011311109.9A CN202011311109A CN112211559B CN 112211559 B CN112211559 B CN 112211559B CN 202011311109 A CN202011311109 A CN 202011311109A CN 112211559 B CN112211559 B CN 112211559B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- blade
- drill bit
- bit body
- blades
- module
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 31
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 10
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 4
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 3
- 230000036346 tooth eruption Effects 0.000 claims description 3
- 229910000576 Laminated steel Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 11
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 9
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000002436 steel type Substances 0.000 description 2
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 210000003781 tooth socket Anatomy 0.000 description 1
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/42—Rotary drag type drill bits with teeth, blades or like cutting elements, e.g. fork-type bits, fish tail bits
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/42—Rotary drag type drill bits with teeth, blades or like cutting elements, e.g. fork-type bits, fish tail bits
- E21B10/43—Rotary drag type drill bits with teeth, blades or like cutting elements, e.g. fork-type bits, fish tail bits characterised by the arrangement of teeth or other cutting elements
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/60—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids
- E21B10/602—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids the bit being a rotary drag type bit with blades
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B10/00—Drill bits
- E21B10/60—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids
- E21B10/61—Drill bits characterised by conduits or nozzles for drilling fluids characterised by the nozzle structure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本发明涉及油田钻井工程技术领域，特别涉及一种模块化组装式钢体PDC钻头。该钻头包括分别独立的三个模块，第一模块为刀翼部件，第二模块为钻头体部件；第三模块为接头部件；刀翼部件包括至少三只刀翼，刀翼分别单独加工，刀翼按预先顺序连接在钻头体部件上；每个刀翼上径向等切分布多个切削齿孔；钻头体部件周向设有与刀翼数量相匹配的刀翼定位槽，通过刀翼定位槽将刀翼定位在钻头体部件上；钻头体部件的上端分布有喷嘴孔；钻头体部件与接头部件通过螺纹连接。本发明提供的模块化组装式钢体PDC钻头，三个模块结构简单，通过独立分体制造各部件，从而缩短加工时间，减少钻头制造周期钻头制造成本大幅下降。
Description
技术领域
本发明涉及油田钻井工程技术领域，特别涉及一种模块化组装式钢体PDC钻头。
背景技术
PDC钻头依靠高硬度、耐磨、自锐的聚晶金刚石复合片(简称PDC齿或切削齿)作为切削元件来剪切和破碎岩石。PDC钻头在软到中硬地层中机械钻速高、寿命长，钻进成本低，因此其在油气井的钻进中得到广泛使用。
目前PDC钻头主要分为胎体式及钢体式二大类，胎体式PDC钻头由于其制造成本较高、制造周期长等因素正在逐渐被钢体式PDC钻头所替代。钢体PDC规格从4"-26",在油田钻井作业中大量使用。常规的钢体PDC钻头冠部刀翼、水槽、喷嘴孔成形主要是通过五轴机床加工，由一圆柱形毛坯经过粗加工、半精加工、精加工一体形成。当加工外径超过12 1/4"以上的大尺寸钢体钻头时，机加时间很长，机床及刀具损耗较大，生产效率低，影响钻头产能。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明提供了一种模块化组装式钢体PDC钻头，以克服现有的钻头结构复杂，生产时间较长，机床及刀具损耗较大，生产效率低，影响钻头产能等缺陷。
等缺陷。
（二）技术方案
为解决上述问题，本发明提供一种模块化组装式钢体PDC钻头，包括：分别独立的三个模块，分别为第一模块、第二模块和第三模块；
所述第一模块为刀翼部件，第二模块为钻头体部件；第三模块为接头部件；
所述刀翼部件包括至少三只刀翼，所述至少三只刀翼分别单独加工，所述刀翼按预先顺序连接在钻头体部件上；每个刀翼上径向等切分布多个切削齿孔；钻头复合片切削齿钎焊在所述切削齿孔中；
所述钻头体部件周向设有与刀翼数量相匹配的刀翼定位槽，通过所述刀翼定位槽将刀翼定位在钻头体部件上；
所述钻头体部件的上端分布有喷嘴孔；合金喷嘴镶装在所述喷嘴孔中；
所述钻头体部件与接头部件通过螺纹连接。
优选地，所述刀翼选用合金钢材料，所述刀翼的切削轮廓形状依据所钻地层设计；刀翼的切削轮廓形状为抛物线型。
优选地，所述刀翼的切削轮廓形状由数控火焰切割机下料；所述切削齿孔的铣削由五轴数控机床完成。
优选地，所述刀翼的切削齿孔周边、刀翼顶部、刀翼侧面保径部位铺焊一层合金强化层。
优选地，所述钻头体部件采用合金钢材料，钻头体部件的下端车有螺纹，通过螺纹与接头部件连接。
优选地，所述接头部件采用合金钢材料，上部车有削螺纹，与钻头体螺纹连接，其底部设有外螺纹，与钻具相连接。
优选地，所述钻头体部件和接头部件通过螺纹连接后再通过环缝焊接在一起。
（三）有益效果
本发明提供的模块化组装式钢体PDC钻头，相比于常规的钢体PDC钻头而言，该钻头中三个模块结构简单，通过独立分体制造各部件，从而缩短加工时间，减少钻头制造周期。可实现钢体钻头切削齿孔加工定位准确，钻头喷嘴孔加工定位准确，组装定位准确，节省大段钻头冠部加工时间，节省大量数控机加刀具，使得钻头制造成本大幅下降。
附图说明
图1（a）为本发明实施例模块化组装式钢体PDC钻头结构示意图；
图1（b）为本发明实施例模块化组装式钢体PDC钻头俯视图；
图2（a）~图2（c）为本发明实施例模块化组装式钢体PDC钻头中刀翼结构示意图；
图3（a）为本发明实施例模块化组装式钢体PDC钻头中钻头体部件结构示意图；
图3（b）为本发明实施例模块化组装式钢体PDC钻头中钻头体部件俯视图；
图4为本发明实施例模块化组装式钢体PDC钻头中接头部件结构示意图。
图中：1、刀翼，2、钻头体部件，3、接头部件，4、刀翼定位槽，5、环焊缝，6、连接钻具螺纹，7、喷嘴孔，8、切削齿孔，9、第一螺纹，10、第二螺纹。
实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明如下。
如图1（a）-1（b）所示，本发明提供一种模块化组装式钢体PDC钻头，包括分别独立的三个模块，分别为第一模块、第二模块和第三模块；
第一模块为刀翼部件，第二模块为钻头体部件2；第三模块为接头部件3；
刀翼部件包括至少三只刀翼1，至少三只刀翼1分别单独加工，在实际加工中，该刀翼的数量优选3-10个。
3-10个刀翼1按预先顺序连接在钻头体部件2上；每个刀翼1上径向，按照等切原理，周向分布采用非均布形式设有多个切削齿孔8；达到钻头切削整体力平衡要求，使钻头钻进更加平稳。
钻头复合片切削齿钎焊在切削齿孔8中；
其中，刀翼1的材料优选合金钢材料，所述刀翼1的切削轮廓形状依据所钻地层设计；一般为抛物线型。该抛物线型可以为短抛物线，中长抛物线以及长抛物线型，该特定形状的设置，有利于钻井快速钻进。参见图2（a）~2（c）。
刀翼1的切削轮廓形状由数控火焰切割机下料；刀翼切削齿孔8的铣削由五轴数控机床完成。该刀翼的加工工艺非常便捷。
刀翼粗坯料由气割自动下料机依据图纸尺寸精确切割，之后刀翼外形及齿孔加工在五轴数控机床上完成。
优选地，所述刀翼的切削齿孔周边、刀翼顶部、保径部位进行性能强化，需要铺焊一层合金强化层，该合金层的厚度为3mm左右。强化后齿窝进行手工修磨，然后进行复合片的钎焊。
该合金强化层可以选用铸造碳化钨焊条又称铸造碳化钨合金焊条，其内成分为W2C和WC合金颗粒，硬度为93HRA熔点为1600-1800度。当然，也可以是其他合金层。具体根据实际应用来确定。
如图3（a）-3（b）所示，钻头体部件2采用合金钢材料制成，该钻头体部件2的周向设有与刀翼1数量相匹配的刀翼定位槽4，通过所述刀翼定位槽4将刀翼1定位在钻头体部件2上，这样刀翼不管从周向还是径向都能稳定地固定在钻头体部件2上。
该钻头体部件的上端分布有喷嘴孔7；合金喷嘴安装在喷嘴孔7中；其中，钻头体上的喷嘴孔7及定位槽加工由五轴数控机床完成，单独加工起来非常方便。具体的钻头体部件的下端车有第一螺纹9，通过第一螺纹与接头部件连接。
如图4所示，该接头部件3采用合金钢材料制成。其上部车有第二螺纹10，与第一螺纹9螺纹连接，进而使得钻头体部件2与接头部件3实现螺纹连接。该接头部件的底部设有连接钻具螺纹6，与钻具相连接。接头部件的外形及螺纹在数控车床上完成。其中，钻头体部件2和接头部件3通过螺纹连接后再通过环缝焊接在一起，焊接位置处形成环焊缝5。
该钻头基本成型后，还需要进行外径磨削、表面打磨、刷漆、装喷嘴，检验合格确认通过。
模块化组装式钢体PDC钻头优势：独立分体形成各部件，结构简单，定期准确，加工时间短，钻头制造周期短。可节省大段钻头冠加工时间，节省大量数控机加刀具，总体上钻头制造成本可大幅下降。
本发明实施例提供以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (5)
1.一种模块化组装式钢体PDC钻头，其特征在于，包括：分别独立的三个模块，分别为第一模块、第二模块和第三模块；
所述第一模块为刀翼部件，第二模块为钻头体部件；第三模块为接头部件；
所述刀翼部件包括至少三只刀翼，所述至少三只刀翼分别单独加工，所述刀翼按预先顺序连接在钻头体部件上；每个刀翼上径向等切分布多个切削齿孔；钻头复合片切削齿钎焊在所述切削齿孔中；
所述钻头体部件周向设有与刀翼数量相匹配的刀翼定位槽，通过所述刀翼定位槽将刀翼定位在钻头体部件上；
所述钻头体部件的上端分布有喷嘴孔，且喷嘴孔与刀翼相互错开；合金喷嘴镶装在所述喷嘴孔中；
所述钻头体部件与接头部件通过螺纹连接；
所述刀翼选用合金钢材料，所述刀翼的切削轮廓形状依据所钻地层设计；刀翼的切削轮廓形状为抛物线型；
所述刀翼的切削轮廓形状由数控火焰切割机下料；所述切削齿孔的铣削由五轴数控机床完成；
所述钻头体上的喷嘴孔及刀翼定位槽由五轴数控机床加工；
所述接头部件的外形及螺纹由数控车床加工。
2.如权利要求1所述的模块化组装式钢体PDC钻头，其特征在于，所述刀翼的切削齿孔周边、刀翼顶部、刀翼侧面保径部位铺焊一层合金强化层。
3.如权利要求1所述的模块化组装式钢体PDC钻头，其特征在于，所述钻头体部件采用合金钢材料，钻头体部件的下端车有螺纹，通过螺纹与接头部件连接。
4.如权利要求1所述的模块化组装式钢体PDC钻头，其特征在于，所述接头部件采用合金钢材料，上部车有削螺纹，与钻头体螺纹连接，其底部设有外螺纹，与钻具相连接。
5.如权利要求1所述的模块化组装式钢体PDC钻头，其特征在于，所述钻头体部件和接头部件通过螺纹连接后再通过环缝焊接在一起。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011311109.9A CN112211559B (zh) | 2020-11-20 | 2020-11-20 | 一种模块化组装式钢体pdc钻头 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011311109.9A CN112211559B (zh) | 2020-11-20 | 2020-11-20 | 一种模块化组装式钢体pdc钻头 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112211559A CN112211559A (zh) | 2021-01-12 |
| CN112211559B true CN112211559B (zh) | 2023-12-22 |
Family
ID=74068056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011311109.9A Active CN112211559B (zh) | 2020-11-20 | 2020-11-20 | 一种模块化组装式钢体pdc钻头 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112211559B (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101864898A (zh) * | 2009-04-20 | 2010-10-20 | 上海中盟石油天然气有限公司 | 分体式钢体金刚石复合片钻头及其加工方法 |
| CN202140024U (zh) * | 2011-06-29 | 2012-02-08 | 武汉亿斯达工具有限公司 | 新型钢体式pdc钻头 |
| CN203701985U (zh) * | 2013-12-30 | 2014-07-09 | 克拉玛依市新锋锐金刚石钻头制造有限公司 | 钢体五刀翼pdc钻头 |
| CN204920804U (zh) * | 2015-08-13 | 2015-12-30 | 四川川石金刚石钻头有限公司 | 孕镶刀片式钻头 |
| CN106014264A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-10-12 | 廊坊市鼎鑫联拓工贸有限公司 | 缩短型pdc钻头及其装卸器 |
-
2020
- 2020-11-20 CN CN202011311109.9A patent/CN112211559B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101864898A (zh) * | 2009-04-20 | 2010-10-20 | 上海中盟石油天然气有限公司 | 分体式钢体金刚石复合片钻头及其加工方法 |
| CN202140024U (zh) * | 2011-06-29 | 2012-02-08 | 武汉亿斯达工具有限公司 | 新型钢体式pdc钻头 |
| CN203701985U (zh) * | 2013-12-30 | 2014-07-09 | 克拉玛依市新锋锐金刚石钻头制造有限公司 | 钢体五刀翼pdc钻头 |
| CN204920804U (zh) * | 2015-08-13 | 2015-12-30 | 四川川石金刚石钻头有限公司 | 孕镶刀片式钻头 |
| CN106014264A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-10-12 | 廊坊市鼎鑫联拓工贸有限公司 | 缩短型pdc钻头及其装卸器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112211559A (zh) | 2021-01-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102773528B (zh) | 切削刀具及其形成方法 | |
| US6290438B1 (en) | Reaming tool and process for its production | |
| CN104841994B (zh) | 径向可调节式重型切削层切铣刀 | |
| CN102806375A (zh) | 具有涂覆切削刃尖和冷却剂孔的改进型旋转切削刀具及制造方法 | |
| CN109158666B (zh) | 组合刀具及采用其加工长细孔的工艺 | |
| CN110193704A (zh) | 一种15-5ph固溶钢闭角型腔类零件的铣削加工工艺 | |
| CN204108425U (zh) | 一种台阶孔复合钻 | |
| CN205798539U (zh) | 一种多功能钻头 | |
| CN112211559B (zh) | 一种模块化组装式钢体pdc钻头 | |
| CN105246629A (zh) | 具有多种材料制的切削刃的旋转切削工具 | |
| CN101737011A (zh) | 胎体聚晶金刚石复合片钻头烧结模具 | |
| CN217621003U (zh) | 一种钻头 | |
| CN114919006A (zh) | 一种钻头及其生产工艺 | |
| CN212689977U (zh) | 套铣钻具 | |
| EP1824640B1 (en) | Tool particularly for milling operations | |
| CN107378007A (zh) | 一种特殊扣加工用复合刀杆 | |
| CN103084630B (zh) | 开孔器 | |
| CN112276188A (zh) | 一种组合式硬质合金立铣刀 | |
| CN218168818U (zh) | 一种针对复合材料进行加工的钻头 | |
| CN218983291U (zh) | 一种机加工用组合刀具 | |
| CN215846076U (zh) | 一种密封圈孔加工铰刀 | |
| CN114559076B (zh) | 一种复合材料超声套孔的偏心套磨刀具 | |
| CN218135180U (zh) | 一种刀头可替换式套料钻 | |
| CN218461056U (zh) | 一种高强度刀刃的钻铰刀 | |
| CN211135665U (zh) | 一种双刃通孔钻铰刀 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |