CN201013245Y - 镶装切深控制元件的pdc钻头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种镶装切深控制元件的PDC钻头，主要包括钻头体、PDC切削齿、切深控制元件和水眼，切深控制元件布置在PDC切削齿的后面，出露高度低于PDC切削齿，切深控制元件通过螺纹和钻头体连接。使用本实用新型镶装切深控制元件的PDC钻头钻井，不仅在滑动定向钻进时不会发生因反扭矩过大而导致工具面难以控制和马达失速的问题，而且在采用转盘和马达复合钻进时，能够取得像标准PDC钻头那样高的机械钻速。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种石油天然气钻井钻头，尤其是镶装切深控制元件的一种PDC钻头。
背景技术
在石油天然气钻井中，牙轮钻头配合导向马达钻进，扭矩小而平稳，可以获得良好的工具面控制，但遗憾的是牙轮钻头一般没有足够长的使用寿命连续钻完同一个尺寸的井眼段；而标准PDC钻头配合导向马达钻进非常困难，常常会出现工具面难以控制和马达失速的问题，这是由于反扭矩太大引起的。为解决这个问题，人们曾经在PDC钻头上镶装大后倾角、大倒角的PDC切削齿，但效果不理想，在钻软地层时对于工具面的控制来讲PDC切削齿切入地层仍然很深，反扭矩仍然很大，而钻硬地层时机械钻速又很慢。后来人们开始在PDC切削齿后面镶装切深控制元件，降低了PDC切削齿切入地层的能力，基本解决了滑动定向钻进时反扭矩过大，导致工具面难以控制以及马达失速的问题，但由于切深控制元件的出露高度是一定的，切深控制元件与PDC切削齿之间的高度差不能够随地层的不同而变化，所以常常是采用转盘和马达复合钻进时，切深控制元件的存在降低了PDC钻头的机械钻速。
发明内容
为了克服上述问题，本实用新型提供了一种PDC钻头，既能够提供类似于牙轮钻头那样好的工具面控制，又能够保持标准PDC钻头机械钻速高的优点。本实用新型的目的就是为石油天然气钻井提供一种镶装切深控制元件的PDC钻头。
为了实现上述目的，本实用新型的镶装切深控制元件的PDC钻头主要包括钻头体、PDC切削齿、切深控制元件和水眼，切深控制元件布置在PDC切削齿的后面，出露高度低于PDC切削齿；切深控制元件通过螺纹和钻头体连接，压缩弹簧的一端固定在钻头体上的螺纹盲孔底部，另一端顶住切深控制元件的下部；切深控制元件的材质可以是人造聚晶金刚石复合片、天然金刚石孕镶柱或人造聚晶金刚石孕镶柱。
本实用新型的镶装切深控制元件的PDC钻头，在入井前，可以根据地层物性、施加在钻头上的钻压和对PDC切削齿切入地层深度的要求，将切深控制元件的出露调节到适当的高度，对PDC切削齿切入地层的深度限定最大值，因此，不仅在滑动定向钻进时不会发生因反扭矩过大而导致工具面难以控制和马达失速的问题，而且在采用转盘和马达复合钻进时，能够取得像标准PDC钻头那样高的机械钻速。
本实用新型将通过具体实施方式结合附图加以说明。
附图说明
图1是本实用新型镶装切深控制元件的PDC钻头一个具体实施方式的基本结构示意图；
图2是本实用新型镶装切深控制元件的PDC钻头一个具体实施方式的A-A局部剖视图。
具体实施方式
参照图1和图2的镶装切深控制元件3的PDC钻头，主要包括钻头体1、PDC切削齿2、切深控制元件3、水眼4、压缩弹簧5和螺纹盲孔6，切深控制元件3布置在PDC切削齿2的后面，出露高度低于PDC切削齿2；切深控制元件3通过螺纹和钻头体1连接，压缩弹簧5的一端固定在钻头体1上的螺纹盲孔6底部，另一端顶住切深控制元件3的下部。
本实用新型参照图1和图2的镶装切深控制元件3的PDC钻头，在入井前，可以根据地层物性、施加在钻头上的钻压和对PDC切削齿2切入地层深度的要求，将切深控制元件3的出露调节到适当的高度，对PDC切削齿2切入地层的深度限定最大值。这样，在滑动定向钻进过程中钻压大到一定程度时切深控制元件3就会接触地层，限制了PDC切削齿2进一步切入地层，因此反扭矩就不会过大，相应地就不会发生因反扭矩过大而导致工具面难以控制和马达失速的问题；而在采用转盘和马达复合钻进时，因施加在钻头上的钻压比滑动定向钻进时小，切深控制元件3不会接触地层，所以本实用新型参照图1和图2的镶装切深控制元件3的PDC钻头能够取得像标准PDC钻头那样高的机械钻速。
切深控制元件3的材质可以是人造聚晶金刚石复合片，也可以是天然金刚石孕镶柱或人造聚晶金刚石孕镶柱这类超硬材料，所以切深控制元件3的耐磨性很高，能够在整个钻进过程中起作用。
压缩弹簧5的主要作用是减小螺纹受到的轴向力，防止轴向力过大时螺纹失效，以保证切深控制元件3的出露高度在调节后保持不变。
Claims (2)
1.一种镶装切深控制元件的PDC钻头，主要由钻头体(1)、PDC切削齿(2)、切深控制元件(3)和水眼(4)组成，切深控制元件(3)布置在PDC切削齿(2)的后面，切深控制元件(3)的出露高度低于PDC切削齿(2)的出露高度，其特征是切深控制元件(3)通过螺纹和钻头体(1)连接，压缩弹簧(5)的一端固定在钻头体(1)上的螺纹盲孔(6)底部，另一端顶住切深控制元件(3)的下部。
2.根据权利要求1所述的镶装切深控制元件的PDC钻头，其特征是切深控制元件(3)的材质可以是人造聚晶金刚石复合片、天然金刚石孕镶柱或人造聚晶金刚石孕镶柱。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
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