CN203097723U - 一种旋转射流pdc钻头 - Google Patents

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梁学进
徐建飞
杨波
鹿德台
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Abstract

本实用新型涉及石油天然气钻井技术领域，特别涉及一种PDC钻头，具体地说，是一种旋转射流PDC钻头，该钻头包括钻头基体、刀翼、PDC切削齿、喷嘴、排屑槽和流道，刀翼位于钻头基体冠部，PDC切削齿位于刀翼上，刀翼间的空隙为排屑槽，流道位于钻头基体内部，喷嘴位于流道出水口。流道内安装有螺旋叶片，螺旋叶片与喷嘴相邻，螺旋叶片固定在流道壁上，在钻井液流过时起约束导向作用，使钻井液形成旋转射流。采用这种结构旋转射流技术能够提高破岩效率，减少对钻头的二次磨损，延长钻头寿命。为配合旋转射流达到更好的定向性能，钻头采用浅内锥中外锥轮廓、中高密度布齿结构和双排切削齿结构。

Description

一种旋转射流PDC钻头
技术领域
本实用新型涉及石油天然气钻井技术领域，特别涉及一种定向PDC钻头。
背景技术
由于PDC钻头在砂泥岩地层中相比于牙轮钻头有机械钻速高、工作寿命长、进尺多等特征，因此在定向井施工中广泛应用。目前现有的定向PDC钻头主要采用轴向射流技术，轴向射流在工作中存在一些缺陷，一是从喷嘴产生的射流对井底岩屑产生压持作用，使之不易离开井底，降低了破岩效率；二是携带岩屑的钻井液在上返过程中对钻头产生二次磨损，加速了钻头体的磨损速度，降低了钻头寿命。现有的PDC钻头尚未有将旋转射流技术和浅内锥中外锥轮廓、中高密度布齿、双排切削齿结合应用的先例。
实用新型内容
本实用新型的目的：针对现有定向PDC钻头在实际应用中存在的破岩效率低，钻头寿命短的问题提供一种新型定向PDC钻头。
本实用新型的技术方案是：一种旋转射流PDC钻头，包括钻头基体、刀翼、PDC切削齿、喷嘴、排屑槽和流道，刀翼位于钻头基体冠部，PDC切削齿位于刀翼上，刀翼间的空隙为排屑槽，流道位于钻头基体内部，喷嘴位于流道出水口。流道内安装有螺旋叶片，螺旋叶片沿钻井液流动方向设于喷嘴前方，螺旋叶片与流道壁间为固定连接，在钻井液流过时起约束导向作用，使钻井液形成旋转射流。所述螺旋叶片的叶片数为2~4片，特别的，当叶片数为3片时，螺旋叶片产生的旋转射流效果最好。
为配合旋转射流达到更好的定向性能，钻头轮廓采用浅内锥中外锥轮廓，采用中高密度布齿结构，采用双排切削齿结构。
所述浅内锥是指内锥角为145~165度。
所述中外锥是指外锥高度大于钻头直径的1/8，小于钻头直径的3/8。
所述中高密度布齿结构，是指各PDC切削齿的最小布齿间距为2mm。
所述双排切削齿结构，是指每个刀翼上安装有两排PDC切削齿。
本实用新型的有益效果是：所述螺旋叶片产生的旋转射流，克服了普通PDC钻头射流在钻井过程中对井底岩屑的压持作用，增加了井底漫流，以提高破岩效率，同时克服携带岩屑的钻井液在上返过程中对钻头的二次磨损，延长钻头寿命。
所述浅内锥中外锥钻头轮廓使钻头的冠部轮廓更加趋向平滑，提高了钻头的导向性。
所述中高密度布齿结构降低了单个齿所承受的的钻压，增强了钻头的耐磨性。
所述双排切削齿结构限制了PDC切削齿切入岩石的深度，提高了钻头的使用安全性和抗冲击性。
以上技术方案的组合综合提高了钻头的定向性能。
附图说明
图1为本实用新型具体实施例的结构示意剖面图。
图2为本实用新型具体实施例的结构示意俯视图。
图3为螺旋叶片结构示意图。
图4为钻头布齿结构示意图。
图5为叶片数为2的螺旋叶片示意图。
图6为叶片数为3的螺旋叶片示意图。
图7为叶片数为4的螺旋叶片示意图。
具体实施方式
为了能进一步了解本实用新型的结构、特征及其它目的，现结合所附较佳实施例详细说明如下，所说明的较佳实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，并非限定本实用新型。
实施例1：如图1、图2所示，一种PDC钻头，包括钻头基体1、刀翼2、PDC切削齿3、喷嘴4、排屑槽5和流道6，刀翼2位于钻头基体4冠部，PDC切削齿3位于刀翼2上，刀翼2间的空隙为排屑槽5，流道6位于钻头基体1内部，喷嘴4位于流道6出水口。如图3所示，流道6内安装有螺旋叶片7，螺旋叶片7沿钻井液流动方向设于喷嘴4前方，螺旋叶片7与流道壁61间为固定连接，在钻井液流过时起约束导向作用，使钻井液形成旋转射流。如图6所示，所述螺旋叶片的叶片数为3片。
为配合旋转射流达到更好的定向性能，钻头轮廓采用浅内锥中外锥轮廓，采用中高密度布齿结构，采用双排切削齿结构。
如图4所示，所述浅内锥是指内锥角为145~165度。
如图4所示，所述中外锥是指外锥高度大于钻头直径的1/8,小于钻头直径的3/8。
如图4所示，所述中高密度布齿结构，是指各PDC切削齿3的最小布齿间距为2mm。
如图2所示，所述双排切削齿结构，是指每个刀翼2上安装有两排PDC切削齿3。
实施例2：如图5所示，本实施例与实施例1的区别在于螺旋叶片的叶片数为2。
实施例3：如图7所示，本实施例与实施例1的区别在于螺旋叶片的叶片数为4。

Claims (6)

1.一种旋转射流PDC钻头，包括钻头基体、刀翼、PDC切削齿、喷嘴、排屑槽和流道，刀翼位于钻头基体冠部，PDC切削齿位于刀翼上，刀翼间的空隙为排屑槽，流道位于钻头基体内部，喷嘴位于流道出水口，其特征在于：所述流道内安装有螺旋叶片，螺旋叶片沿钻井液流动方向设于喷嘴前方，螺旋叶片与流道壁间为固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种旋转射流PDC钻头，其特征在于：所述螺旋叶片的叶片数为2~4片。
3.根据权利要求1或2所述的一种旋转射流PDC钻头，其特征在于：所述PDC钻头采用浅内锥轮廓，浅内锥的内锥角为145~165度。
4.根据权利要求1或2所述的一种旋转射流PDC钻头，其特征在于：所述PDC钻头采用中外锥轮廓，中外锥的外锥高度大于钻头直径的1/8,小于钻头直径的3/8。
5.根据权利要求1或2所述的一种旋转射流PDC钻头，其特征在于：所述PDC钻头采用中高密度布齿结构，各PDC切削齿的最小布齿间距为2mm。
6.根据权利要求1或2所述的一种旋转射流PDC钻头，其特征在于：所述PDC钻头采用双排切削齿结构，每个刀翼上安装有两排PDC切削齿。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104453724A (zh) * 2014-10-17 2015-03-25 中国石油天然气集团公司 油田钻井用长喷嘴合金钻头
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