CN117127916A - 一种高稳定性五刀翼快速pdc钻头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高稳定性五刀翼快速PDC钻头，包括钻头本体以及设置于钻头本体上的第一刀翼、保径刀翼、第二刀翼、第三刀翼以及第四刀翼，第一刀翼、保径刀翼、第二刀翼、第三刀翼以及第四刀翼在钻头本体的圆周方向上的的分布角度分别为0°、55°、113°、184°、263°；第一刀翼、第二刀翼、第三刀翼以及第四刀翼均设有若干切削齿。本发明高稳定性五刀翼快速PDC钻头，其设置的五个刀翼在钻头本体上的分布角度可以提高钻头在钻入过程中的稳定性；且五个刀翼中的保径刀翼不设置切削齿，用于在钻入过程中保径。

Description

一种高稳定性五刀翼快速PDC钻头

技术领域

本发明涉及钻头技术领域，尤其涉及一种高稳定性五刀翼快速PDC钻头。

背景技术

目前，在海洋钻井中，由于受地质情况的影响，常需要进行定向及水平钻进。为增加油层穿越面积，提高产量及采收率，对PDC钻头的稳定性提出较高要求。现有技术的PDC钻头，刀翼的分布角度以及刀翼上的切削齿分布的设置着重于钻头的攻击性，在高连续钻入过程中，工具面不稳，钻进的轨迹很难控制，从而影响钻井作业。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高稳定性五刀翼快速PDC钻头，其设置的五个刀翼在钻头本体上的分布角度可以提高钻头在钻入过程中的稳定性；且五个刀翼中的保径刀翼不设置切削齿，用于在钻入过程中保径。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种高稳定性五刀翼快速PDC钻头，包括钻头本体以及设置于钻头本体上的第一刀翼、保径刀翼、第二刀翼、第三刀翼以及第四刀翼，所述第一刀翼、所述保径刀翼、所述第二刀翼、所述第三刀翼以及所述第四刀翼在钻头本体的圆周方向上间隔分布，且所述第一刀翼、所述保径刀翼、所述第二刀翼、所述第三刀翼以及所述第四刀翼在钻头本体的圆周方向上的分布角度分别为0°、55°、113°、184°、263°；所述第一刀翼、所述第二刀翼、所述第三刀翼以及所述第四刀翼均设有若干切削齿。

进一步地，所述第一刀翼、所述第二刀翼、所述第三刀翼以及所述第四刀翼在所述钻头本体轴向上的剖面分为内锥部、外肩部、切径部及保径部；

所述第一刀翼的内锥部上设有两个切削齿，所述第一刀翼的外肩部上设有两个切削齿，所述第一刀翼的切径部上设有一个切削齿；

所述第二刀翼的外肩部上设有三个切削齿；

所述第三刀翼的内锥部上设有两个切削齿，所述第三刀翼的外肩部上设有两个切削齿；

所述第四刀翼的外肩部上设有三个切削齿；

所述保径刀翼分布于所述第一刀翼与所述第二刀翼的保径部之间。

进一步地，所述第一刀翼、所述第二刀翼、所述第三刀翼、所述第四刀翼的保径部上均设有若干保径齿。

进一步地，所述第一刀翼的保径部上设有三个所述保径齿；所述第二刀翼的保径部上设有三个所述保径齿；所述第三刀翼的保径部上设有三个所述保径齿；所述第四刀翼的保径部上设有两个所述保径齿。

进一步地，所述第一刀翼、所述保径刀翼、所述第二刀翼、所述第三刀翼以及所述第四刀翼的底端均若干倒划眼齿。

进一步地，所述钻头本体上设有若干冲洗喷嘴。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

在钻头本体上第一刀翼与保径刀翼分布角度相差55°，保径刀翼与第二刀翼的分布角度相差58°，用于切削的第一刀翼以及第三刀翼之间的角度差为113°，也即可以保径刀翼的设置可以使第一刀翼和第二刀翼之间形成较大的排屑空间，便于切削过程中泥浆的快速排出，同时还可以在钻头本体的径向起到支撑作用，提高钻头使用稳定性。此外，第四刀翼与第一刀翼之间的角度差为97°、第二刀翼与第三刀翼分布角度均相相差71°，第三刀翼与第四刀翼的分布角度相差79°，这样，第一刀翼、第二刀翼、第三刀翼以及第四刀翼在钻头本体的圆周方向上的分布角度差值均大于70°，在刀翼和刀翼之间均能够形成较大的排屑空间，便于泥浆的快速排出。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的另一视角结构示意图；

图3为本发明的钻头本体剖视图。

图中：10、钻头本体；11、喷嘴；21、第一刀翼；22、第二刀翼；23、第三刀翼；24、第四刀翼；30、保径刀翼；40、切削齿；50、保径齿；61、内锥部；62、外肩部；63、切径部；64、保径部。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。

如图1、图2以及图3所示的一种高稳定性五刀翼快速PDC钻头，包括钻头本体10以及第一刀翼21、保径刀翼30、第二刀翼22、第三刀翼23以及第四刀翼24均设置在钻头本体10上，上述第一刀翼21、保径刀翼30、第二刀翼22、第三刀翼23以及第四刀翼24在钻头本体10的圆周方向上间隔分布，且第一刀翼21、保径刀翼30、第二刀翼22、第三刀翼23以及所述第四刀翼24在钻头本体10的圆周方向上的分布角度分别为0°、55°、113°、184°、263°。具体在第一刀翼21、所述第二刀翼22、所述第三刀翼23以及所述第四刀翼24均设有若干切削齿40，而保径刀翼30上不设置切削齿40。

在上述结构基础上，可以在钻头本体10上设置六个刀翼，以360°圆周进行五个刀翼排布，由于第一刀翼21、保径刀翼30、第二刀翼22、第三刀翼23以及第四刀翼24在钻头本体10的圆周方向上的分布角度分别为0°、55°、113°、184°、263°，因而在钻头本体10上第一刀翼21与保径刀翼30分布角度相差55°，保径刀翼30与第二刀翼22的分布角度相差58°，用于切削的第一刀翼21以及第三刀翼23之间的角度差为113°，也即可以保径刀翼30的设置可以使第一刀翼21和第二刀翼22之间形成较大的排屑空间，便于切削过程中泥浆的快速排出，同时还可以在钻头本体10的径向起到支撑作用，提高钻头使用稳定性。此外，第四刀翼24与第一刀翼21之间的角度差为97°、第二刀翼22与第三刀翼23分布角度均相相差71°，第三刀翼23与第四刀翼24的分布角度相差79°，这样，第一刀翼21、第二刀翼22、第三刀翼23以及第四刀翼24在钻头本体10的圆周方向上的分布角度差值均大于70°，在刀翼和刀翼之间均能够形成较大的排屑空间，便于泥浆的快速排出。

也即本申请中以上述各个刀翼的角度进行排布，能够实现泥浆以及岩屑等快速排出，有利于对地层进行切削的速率，提高该钻头的工作效率。

在钻头钻入过程中，且以保径刀翼30配合第一刀翼21、第二刀翼22、第三刀翼23以及第四刀翼24在圆周方向上间隔分布，同时又可以缩短在圆周方向上相邻两个刀翼的角度分布差，钻头钻入过程中每个刀翼的承载力相对均衡，钻入地层时受力均匀，因而更加平稳。

进一步地，第一刀翼21保径刀翼30、第二刀翼22、第三刀翼23以及第四刀翼24在钻头本体10轴向上的剖面分为内锥部61、外肩部62、切径部63及保径部64(参见图3)。

具体的是，上述第一刀翼21的内锥部61上设有两个切削齿40，第一刀翼21的外肩部62上设有两个切削齿40，且第一刀翼21的切径部63上设有一个切削齿40。而第二刀翼22的外肩部62上设有三个切削齿40，也即第二刀翼22的内锥部61以及切径部63均不设切削齿40。第三刀翼23的内锥部61上设有两个切削齿40，在第三刀翼23的外肩部62上设有两个切削齿40，也即第三刀翼23的切径部63上不设置切削齿40。最后，第四刀翼24的外肩部62上设有三个切削齿40，也即第二刀翼22的内锥部61以及切径部63均不设切削齿40。

此外，上述保径刀翼30分布于第一刀翼21与所述第二刀翼22的保径部64之间，这样，在保径刀翼30上不设置切削齿40，且保径刀翼30位于第一刀翼21和第二刀翼22的保径部64之间，可以起到保径作用，在钻头钻入过程中，用作保径刀翼30的保径刀翼30则可以与第一刀翼21、第二刀翼22、第三刀翼23以及第四刀翼24的保径部64共同作用，起到保径支撑作用，提高钻头使用稳定性。

由于第一刀翼21、保径刀翼30、第二刀翼22、第三刀翼23、第四刀翼24在钻头本体10的圆周方向上的分布角度分别为0°、55°、113°、184°、263°，以该种角度设置的刀翼，同时确保在钻头本体10上能够分布更多的切削齿40，且各个刀翼上的切削齿40疏密分布得当。

具体在第一刀翼21以及第三刀翼23的内锥部61上均设置两个切削齿40，而第二刀翼22以及第四刀翼24的内锥部61不设至切削齿40，可以形成长短相间的刀翼分布结构。且在转动过程中，由于第一刀翼21、第二刀翼22、第三刀翼23以及第四刀翼24均是连续间隔分布的，也即转动方向上，第一刀翼21、第三刀翼23内锥部61上的切削齿40连续作用即可。

此外，由于各个刀翼的外肩部62是位于钻头本体10的端面和侧面的衔接处，在钻头钻入时需要更强的切削力，故在第一刀翼21、第二刀翼22、第三刀翼23以及第四刀翼24上均分布有至少一个切削齿40，保持外肩切削力。而位于钻头本体10的侧部的切径部63分布有至少一个切削齿40，这样能够在径向上保持稳定切削钻入性能。

采用上述数量的切削齿40分布，疏密分布得当，既可以提高切削力，又可以保持切削稳定性。

进一步地，第一刀翼21、第二刀翼22、第三刀翼23以及第四刀翼24的保径部64上均设有若干保径齿50，配合保径刀翼30作用，形成的保径面较大，且保径长度长，接触井壁的支撑多，稳定性高，且可以保持钻头使用过程中刀翼的强度。

进一步地，第一刀翼21、保径刀翼30、第二刀翼22、第三刀翼23以及第四刀翼24的底端均若干倒划眼齿，在钻进过程中，各个刀翼底端设置的倒划眼齿可以起到修整井壁的作用，而在起钻过程中，倒划眼齿也可起切削作用，以消除缩颈等现象，使得起钻过程顺畅。

更具体的是，本实施例中，可以在第一刀翼21的保径部64上设有三个所述保径齿50，第二刀翼22的保径部64上设有三个保径齿50，第三刀翼23的保径部64上设有三个保径齿50；第四刀翼24的保径部64上设有两个保径齿50，这样第一刀翼21的三个保径齿50、保径刀翼30、第二刀翼22的三个保径齿50、第三刀翼23的三个保径齿50以及第四个刀翼的两个保径齿50能够在钻头本体10的圆周方向上形成相对平衡的保径支撑力，保径结构更加稳定。

进一步地，钻头本体10上设有若干冲洗喷嘴11。具体的是，在钻头本体10上，相邻的两个刀翼之间均设有喷嘴11，使用时喷嘴11可以与外部清洗管道连通，在钻入过程中可以通过喷嘴11喷射清洗水，可增强清洗岩屑的效果，可有效地防止钻头泥包的现象。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高稳定性五刀翼快速PDC钻头，其特征在于，包括钻头本体以及设置于钻头本体上的第一刀翼、保径刀翼、第二刀翼、第三刀翼以及第四刀翼，所述第一刀翼、所述保径刀翼、所述第二刀翼、所述第三刀翼以及所述第四刀翼在钻头本体的圆周方向上间隔分布，且所述第一刀翼、所述保径刀翼、所述第二刀翼、所述第三刀翼以及所述第四刀翼在钻头本体的圆周方向上的的分布角度分别为0°、55°、113°、184°、263°；所述第一刀翼、所述第二刀翼、所述第三刀翼以及所述第四刀翼均设有若干切削齿。

2.如权利要求1所述的高稳定性五刀翼快速PDC钻头，其特征在于，所述第一刀翼、所述第二刀翼、所述第三刀翼以及所述第四刀翼在所述钻头本体轴向上的剖面分为内锥部、外肩部、切径部及保径部；

所述第一刀翼的内锥部上设有两个切削齿，所述第一刀翼的外肩部上设有两个切削齿，所述第一刀翼的切径部上设有一个切削齿；

所述第二刀翼的外肩部上设有三个切削齿；

所述第三刀翼的内锥部上设有两个切削齿，所述第三刀翼的外肩部上设有两个切削齿；

所述第四刀翼的外肩部上设有三个切削齿；

所述保径刀翼分布于所述第一刀翼与所述第二刀翼的保径部之间。

3.如权利要求2所述的高稳定性五刀翼快速PDC钻头，其特征在于，所述第一刀翼、所述第二刀翼、所述第三刀翼、所述第四刀翼的保径部上均设有若干保径齿。

4.如权利要求2所述的高稳定性五刀翼快速PDC钻头，其特征在于，所述第一刀翼的保径部上设有三个所述保径齿；所述第二刀翼的保径部上设有三个所述保径齿；所述第三刀翼的保径部上设有三个所述保径齿；所述第四刀翼的保径部上设有两个所述保径齿。

5.如权利要求1-4任一项所述的高稳定性五刀翼快速PDC钻头，其特征在于，所述第一刀翼、所述保径刀翼、所述第二刀翼、所述第三刀翼以及所述第四刀翼的底端均若干倒划眼齿。

6.如权利要求1-4任一项所述的高稳定性五刀翼快速PDC钻头，其特征在于，所述钻头本体上设有若干冲洗喷嘴。